Research Article| January 01, 2008 Oxygen Isotopes in Mantle and Crustal Magmas as Revealed by Single Crystal Analysis Ilya Bindeman Ilya Bindeman Department of Geological Sciences, University of Oregon, Eugene, Oregon, 97403-1272, U.S.A., bindeman@uoregon.edu Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Reviews in Mineralogy and Geochemistry (2008) 69 (1): 445–478. https://doi.org/10.2138/rmg.2008.69.12 Article history first online: 13 Jul 2017 Cite View This Citation Add to Citation Manager Share Icon Share MailTo Twitter LinkedIn Tools Icon Tools Get Permissions Search Site Citation Ilya Bindeman; Oxygen Isotopes in Mantle and Crustal Magmas as Revealed by Single Crystal Analysis. Reviews in Mineralogy and Geochemistry 2008;; 69 (1): 445–478. doi: https://doi.org/10.2138/rmg.2008.69.12 Download citation file: Ris (Zotero) Refmanager EasyBib Bookends Mendeley Papers EndNote RefWorks BibTex toolbar search Search Dropdown Menu toolbar search search input Search input auto suggest filter your search All ContentBy SocietyReviews in Mineralogy and Geochemistry Search Advanced Search Oxygen is the most abundant element in the Earth’s crust, mantle, and fluids and therefore its isotopic composition provides robust constraints on magma genesis. Application of oxygen isotope geochemistry to volcanology and igneous petrology provides a much needed foundation for radiogenic isotope and trace element approaches. Since isotope fractionations at high temperature are small, there is a demand for high analytical precision in order to recognize and interpret small (tenths of permil) variations in isotopic composition. Recently improved analytical techniques involving lasers and ion microprobes, and reduction in sample and spot size, has painted a picture of isotope complexity on... You do not have access to this content, please speak to your institutional administrator if you feel you should have access.

We present here a study of plagioclase/melt partitioning of trace elements at their natural concentration levels, using sample charges from the widely cited plagioclase/melt partitioning experiments of Drake and Weill (1975). In these experiments, sample charges were doped to ∼1 wt% with Sr, Ba, rare earth elements (REE) and Y, but each charge was only doped with one to four elements. Thus, these samples provide an opportunity to compare partition coefficients (Dι) at natural concentration levels with those for doped concentration levels for the same composition of plagioclase, melt and temperature. Plagioclase-glass pairs of seventeen runs at four different plagioclase compositions and temperatures were analyzed by electron microprobe for major elements and some of the doped trace elements and by ion microprobe for undoped Li, Be, B, F, Mg, P, Cl, K, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, and Pb. Partitioning of the homovalent substituting ions Sr2+ and Ba2+ show no differences between doped and natural concentration levels. Ion microprobe measured Dι heterovalent substituting ions REE3+ and Y3+ at natural concentration levels (0.3–3 ppm) in samples doped with wt% levels of Sr or Ba are up to three times higher than at doped concentration levels and cannot be explained by analytical artifacts. We discuss possible reasons for this. All trace element Dι data show linear relationships of the forms ln (Dι) = a∗ XAn + b∗ and RT ln (Dι) = a XAn + b in 0.4 < XAn < 0.8 range. Alkalies, alkaline earths, and lanthanides exhibit the same type of compositional dependence within each group of elements. Slopes a∗ and a vary with the increase of the ionic radius within each valence group. The smaller ions of each of these groups exhibit no or positive slopes a∗ and a; the larger ions show negative slopes. The magnitudes of the slopes increase linearly with ionic radii within the same valence group. This relationship allows extrapolation and prediction of the compositional dependence of elements of the same group whose concentrations could not be measured in this work. We present best fit approximation parameters for the RT ln (Dι) = a XAn + b relationship. These can be used in various petrologic applications to reconstruct the primary trace elemental composition of the parental melt from which plagioclase crystallized.

An early call for plate tectonics The composition of continental crust far back in Earth's history gives us insight into when plate tectonics ramped up and has influenced ocean chemistry. Greber et al. looked at titanium isotopes in shales, which form from eroded continental crustal sediments, to estimate the composition 3.5 billion years ago, closer to the origins of Earth. They found a silica-rich composition, which indicates that plate tectonics was happening deep in our distant past. Other changes in crustal composition might be linked to changing ocean chemistry and major events such as the oxygenation of our atmosphere. Science , this issue p. 1271

Research Article| July 01, 2015 Giant Kiruna-type deposits form by efficient flotation of magmatic magnetite suspensions Jaayke L. Knipping; Jaayke L. Knipping * 1Department of Earth and Environmental Sciences, University of Michigan, 1100 North University Avenue, Ann Arbor, Michigan 48109-1005, USA *E-mail: jaaykek@umich.edu Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Laura D. Bilenker; Laura D. Bilenker 1Department of Earth and Environmental Sciences, University of Michigan, 1100 North University Avenue, Ann Arbor, Michigan 48109-1005, USA Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Adam C. Simon; Adam C. Simon 1Department of Earth and Environmental Sciences, University of Michigan, 1100 North University Avenue, Ann Arbor, Michigan 48109-1005, USA Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Martin Reich; Martin Reich 2Department of Geology and Andean Geothermal Center of Excellence (CEGA), Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago 8320198, Chile Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Fernando Barra; Fernando Barra 2Department of Geology and Andean Geothermal Center of Excellence (CEGA), Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago 8320198, Chile Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Artur P. Deditius; Artur P. Deditius 3School of Engineering and Information Technology, Murdoch University, 90 South Street, Murdoch, Western Australia 6150, Australia Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Craig Lundstrom; Craig Lundstrom 4Department of Geology, University of Illinois, 605 East Springfield Avenue, Champaign, Illinois 61820, USA Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Ilya Bindeman; Ilya Bindeman 5Department of Geological Sciences, University of Oregon, 1275 E 13th Avenue, Eugene, Oregon 97403-1272, USA Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Rodrigo Munizaga Rodrigo Munizaga 6Compañía Minera del Pacífico (CAP), Brasil N 1050, Vallenar, Región de Atacama 1610000, Chile Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Author and Article Information Jaayke L. Knipping * 1Department of Earth and Environmental Sciences, University of Michigan, 1100 North University Avenue, Ann Arbor, Michigan 48109-1005, USA Laura D. Bilenker 1Department of Earth and Environmental Sciences, University of Michigan, 1100 North University Avenue, Ann Arbor, Michigan 48109-1005, USA Adam C. Simon 1Department of Earth and Environmental Sciences, University of Michigan, 1100 North University Avenue, Ann Arbor, Michigan 48109-1005, USA Martin Reich 2Department of Geology and Andean Geothermal Center of Excellence (CEGA), Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago 8320198, Chile Fernando Barra 2Department of Geology and Andean Geothermal Center of Excellence (CEGA), Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago 8320198, Chile Artur P. Deditius 3School of Engineering and Information Technology, Murdoch University, 90 South Street, Murdoch, Western Australia 6150, Australia Craig Lundstrom 4Department of Geology, University of Illinois, 605 East Springfield Avenue, Champaign, Illinois 61820, USA Ilya Bindeman 5Department of Geological Sciences, University of Oregon, 1275 E 13th Avenue, Eugene, Oregon 97403-1272, USA Rodrigo Munizaga 6Compañía Minera del Pacífico (CAP), Brasil N 1050, Vallenar, Región de Atacama 1610000, Chile *E-mail: jaaykek@umich.edu Publisher: Geological Society of America Received: 23 Jan 2015 Revision Received: 16 Apr 2015 Accepted: 18 Apr 2015 First Online: 09 Mar 2017 Online ISSN: 1943-2682 Print ISSN: 0091-7613 © 2015 Geological Society of America Geology (2015) 43 (7): 591–594. https://doi.org/10.1130/G36650.1 Article history Received: 23 Jan 2015 Revision Received: 16 Apr 2015 Accepted: 18 Apr 2015 First Online: 09 Mar 2017 Cite View This Citation Add to Citation Manager Share Icon Share Facebook Twitter LinkedIn MailTo Tools Icon Tools Get Permissions Search Site Citation Jaayke L. Knipping, Laura D. Bilenker, Adam C. Simon, Martin Reich, Fernando Barra, Artur P. Deditius, Craig Lundstrom, Ilya Bindeman, Rodrigo Munizaga; Giant Kiruna-type deposits form by efficient flotation of magmatic magnetite suspensions. Geology 2015;; 43 (7): 591–594. doi: https://doi.org/10.1130/G36650.1 Download citation file: Ris (Zotero) Refmanager EasyBib Bookends Mendeley Papers EndNote RefWorks BibTex toolbar search Search Dropdown Menu toolbar search search input Search input auto suggest filter your search All ContentBy SocietyGeology Search Advanced Search Abstract Kiruna-type iron oxide–apatite (IOA) deposits are an important source of Fe ore, and two radically different processes are being actively investigated for their origin. One hypothesis invokes direct crystallization of immiscible Fe-rich melt that separated from a parent silicate magma, while the other hypothesis invokes deposition of Fe-oxides from hydrothermal fluids of either magmatic or crustal origin. Here, we present a new model based on Fe and O stable isotopes and trace and major element geochemistry data of magnetite from the ∼350 Mt Fe Los Colorados IOA deposit in the Chilean iron belt that merges these divergent processes into a single sequence of events that explains all characteristic features of these curious deposits. We propose that concentration of magnetite takes place by the preferred wetting of magnetite, followed by buoyant segregation of these early-formed magmatic magnetite-bubble pairs, which become a rising magnetite suspension that deposits massive magnetite in regional-scale transcurrent faults. Our data demonstrate an unambiguous magmatic origin, consistent with the namesake IOA analogue in the Kiruna district, Sweden. Further, our model explains the observed coexisting purely magmatic and hydrothermal-magmatic features and allows a genetic connection between Kiruna-type IOA and iron oxide–copper–gold deposits, contributing to a global understanding valuable to exploration efforts. You do not have access to this content, please speak to your institutional administrator if you feel you should have access.

Pedogenic minerals reflect the environmental conditions that prevailed during soil formation. The present study investigates the clay mineral composition of the fine clay fraction separated from four soil profiles in the Tatra Mountains, Poland. All profiles were developed from granitoids or granitic moraines and were classified as Podzols. The clay fraction (<0.2 μm) was separated from each soil horizon by centrifugation after removing carbonates, organic matter, and poorly crystalline iron phases through reactions with sodium acetate-acetic acid buffer, sodium hypochlorite, and citrate-bicarbonate-dithionite, respectively. The obtained clay fraction was then characterized using X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetry, chemical analysis, and cation exchange capacity measurements. The dominant mineral in the studied samples was illite–smectite, followed by dioctahedral mica and kaolinite. Hydroxy-interlayering was observed within the mixed-layer minerals. Chlorite and gibbsite were also detected in some horizons. Selected XRD patterns were modeled using Sybilla software. Layer charge measurements of the expandable component of the samples indicated values corresponding to low-charge vermiculite/high-charge smectite, with these values being uniform for all investigated samples. The uniformity of the layer charge values may reflect the uniformity of the parent material or the uniformity of processes controlling the chemistry of the weathered part of the mica structure. The general absence of discrete smectite, despite the presence of kaolinite (and gibbsite), suggests that smectite may not be stable under the acidic conditions prevailing in the alpine Podzols of the Tatra Mountains.

Abstract Ocean-island basalts display a relatively large range in their oxygen isotopic composition (δ18O) compared to mid-ocean ridge basalts (MORB). The origin of these variations in δ18O—due to a combination of crustal contamination and/or mantle heterogeneity—is controversial. Kamaʻehuakanaloa (formerly Lōʻihi Seamount) is an active submarine Hawaiian pre-shield volcano that is last known to have erupted in 1996. Basalts from Kamaʻehu (for short) are derived from a distinctive 3He-rich deep mantle source within the Hawaiian plume, yet they commonly experience at least two types of shallow crustal contamination based on enrichments in seawater-derived Cl and 234U. Here, we present oxygen isotopic analyses of volcanic glasses (n=102 from 53 samples) and single olivine crystals (n=47 from eight samples) for tholeiitic (n=28), transitional (n=4), and alkalic (n=18) basalts, and three hawaiites from Kamaʻehu. The average δ18O values of both glass and olivine from the North Rift Zone and NE summit platform (~5.6‰ and 5.1‰, respectively) are higher (at &gt;95% confidence) than those from the South Rift Zone and the SW summit platform (~5.3‰ and 4.9‰). The glass alkalic index (AI&lt;0 is the switch from alkalic to tholeiitic lavas as the degree of mantle melting increases) and incompatible element enrichment (K2O/TiO2) increases with decreasing MgO and CaO/Al2O3. The northern Kamaʻehu glasses are more frequently alkalic (~68%), more enriched, and more differentiated than those from southern Kamaʻehu (~81% tholeiitic or transitional). Model eruption ages from 226Ra-230Th disequilibria suggest that the transition from alkalic to tholeiitic volcanism at Kamaʻehu was nearly complete by ~2 ka. The predominantly alkalic northern lavas likely record an earlier phase of the volcano’s eruptive history that has since been covered by the more recent eruptions of tholeiitic basalts to the south. These observations suggest that melt flux from the mantle (recorded by the AI values and K2O/TiO2 ratios) regulates the crustal processing and δ18O variations of Kamaʻehu magmas. The mantle-controlled transition from alkalic to tholeiitic volcanism at Kamaʻehu led to the more frequent supply of larger magma batches produced by higher degrees of mantle melting, establishment of an active shallow hydrothermal system for high-temperature alteration of the volcanic edifice, and a decreasing extent of clinopyroxene fractionation. The average δ18O values of glass (~5.4‰) and olivine (~5.0‰) from Kamaʻehu—similar to the most depleted MORB—represent the best estimate for mantle-derived magma at this volcano. The higher average δ18O values of the glass and olivine from northern Kamaʻehu result from assimilation of volcanic edifice that was altered by seawater-rock interaction at low temperature, whereas the lower δ18O values from southern Kamaʻehu result from assimilation of such materials altered at high temperature.