Basaltic magmatism is a common feature of dynamically active terrestrial planets. The compositions of basalts reflect the temperatures and pressures of magma generation, providing windows into a planet's thermal state. Here, we present new thermobarometers based on magma Si and Mg contents to estimate the pressures and temperatures of basaltic magma generation on Earth and other terrestrial planets. Melting on Earth is intimately tied to plate tectonics and occurs mostly at plate boundaries: mid-ocean ridges and subduction zones. Beneath ridges, melting is driven by adiabatic decompression of passively upwelling mantle at 1300–1400 °C. Similar temperatures of melting are found for some arcs, suggesting that decompression melting is also important in arcs and that enhanced melting by hydrous fluxing is superimposed on this background. However, in arcs where melting temperatures are low (1200 °C), hydrous fluxing is required. Temperatures hotter than ridges (> 1400 °C) are primarily found away from plate boundaries: beneath thick continental lithosphere and oceanic "hotspots" like Hawaii. Oceanic "hotspots" are thought to derive from deep thermal upwellings ("plumes"), but some hot anomalies beneath continents are not associated with deep-seated plumes and hence must have different origins, such as thermal insulation or radioactive heating of metasomatized zones. Melting on Venus, as constrained from spectral data of its surface, occurs at higher temperatures (1500 °C) and pressures than on Earth, perhaps because Venus is characterized by a thick and stagnant upper thermal boundary layer that retards convective heat loss. In this regard, Venus' upper thermal boundary layer may be analogous to thick continents on Earth. Mars appears to have cooled off to < 1300 °C within its first billion years, but considerable controversy exists over the interpretation of young (< 500 My) basaltic meteorites that record temperatures of 1550 °C. As for the first billion years of Earth's history, its upper mantle was hotter than 1700 °C, hence melting commenced at pressures greater than 7 GPa, where melts could have been denser than residual solids, resulting in downward fertilization of the Earth's mantle.

Research Article| April 01, 2007 High-magnesian andesite from Mount Shasta: A product of magma mixing and contamination, not a primitive mantle melt Martin J. Streck; Martin J. Streck 1Department of Geology, Portland State University, Portland, Oregon 97207, USA Search for other works by this author on: GSW Google Scholar William P. Leeman; William P. Leeman 2National Science Foundation, Division of Earth Sciences, Arlington, Virginia 22230, USA Search for other works by this author on: GSW Google Scholar John Chesley John Chesley 3Department of Geosciences, University of Arizona, Tucson, Arizona 85721, USA Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Geology (2007) 35 (4): 351–354. https://doi.org/10.1130/G23286A.1 Article history received: 11 Aug 2006 rev-recd: 22 Nov 2006 accepted: 27 Nov 2006 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 Martin J. Streck, William P. Leeman, John Chesley; High-magnesian andesite from Mount Shasta: A product of magma mixing and contamination, not a primitive mantle melt. Geology 2007;; 35 (4): 351–354. doi: https://doi.org/10.1130/G23286A.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 It has been proposed that high-Mg andesites (HMAs) from the Mount Shasta area may represent near-primary mantle melts, carrying signatures of slab melt interaction with the Cascadia mantle wedge. We present strong evidence that their formation involved mixing of dacitic and basaltic magmas and entrainment of ultramafic crystal material, and thus they cannot represent primitive magmas. The rocks contain (1) low-Mg# (65–72) clinopyroxene (cpx) and orthopyroxene (opx) phenocryst cores containing dacitic melt inclusions, and (2) high-Mg# opx and olivine xenocrysts, all of which are rimmed by euhedral overgrowths of cpx or opx similar in Mg# (87) to skeletal olivine phenocrysts. Textural relations indicate that ultramafic xenocrysts reacted with dacitic liquid, after which the contaminated magma mixed with basaltic liquid to produce a hybrid HMA bulk composition. High Mg, Cr, and Ni derive from the latter inputs, whereas high Sr/Y and overall adakite affinity is inherited from the dacite end member, which is arguably crustal in origin. We suggest that open system processes may be more important in the petrogenesis of HMAs than generally recognized, and that their magnesian compositions do not necessarily imply that they are primitive mantle melts. You do not have access to this content, please speak to your institutional administrator if you feel you should have access.

Widespread basic magmatism across much of the western United States in the late Cenozoic followed the cessation of subduction along the Pacific coast. This volcanism accompanied lithospheric extension, block faulting and regional uplift In an attempt to assess the relative contribution of asthenosphere and mantle lithosphere to magmas across the western United States we have analyzed, for major and trace elements, a suite of 750 basic (MgO>4%) lava samples from all the major volcanic fields in the region. The data were divided into seven sets representing the main tectonomagmatic provinces: Basin and Range (BR), Western Great Basin, Transition Zone (TZ), Colorado Plateau, Snake River Plain, Southern Rocky Mountains, and Great Plains. It was further divided into relatively recent (<5 Ma) and older (>5 Ma) subsets on the basis of field relations and K‐Ar data. The <5 Ma subset shows striking chemical differences between the provinces. AU the BR lavas and some of the TZ lavas are indistinguishable from ocean island basalt (OIB) and therefore appear to have a source within the asthenosphere. In contrast, lavas from the other provinces generally show enrichments in Ba and depletions in Nb and Ti compared to OIB. This is accompanied by higher 87 Sr/ 86 Sr and lower 143 Nd/ 144 Nd than in the BR lavas. The older (>5 Ma) subset shows no great differences between the BR and the other tectonomagmatic provinces; all have high La/Nb and Ba/Nb. Crustal contamination alone cannot be responsible for these variations. We conclude that many of the magmas have inherited their chemical and isotopic characteristics from a lithospheric mantle source enriched by fluids expelled from a subducted slab. Pelagic sediment, returned to the mantle by subduction, is a possible agent for fluids rich in Ba, radiogenic Sr and unradiogenic Nd, but very poor in Nb. At least some of this enrichment must have accompanied the formation of the Proterozoic crust. It appears that subduction‐enriched lithospheric mantle was involved in the generation of all extension‐related basic magmas across the western United States until relatively recently. Only in the younger BR and parts of the TZ have asthenosphere‐derived magmas, uncontaminated by lithosphere, reached the surface. These observations conflict with models in which uplift and extension are caused by the replacement of mantle lithosphere by asthenosphere. Triey are best explained by the progressive erosion of the lithospheric manue over a plume currently located beneath the Southern Rocky Mountains. Supplemental data are available with entire article on microfiche. Order from American Geophysical Union, 2000 Florida Avenue, N.W., Washington, DC 20009. Document B91‐001; $2.50. Payment must accompany order.

V/Sc systematics in peridotites, mid-ocean ridge basalts and arc basalts are investigated to constrain the variation of fO2 in the asthenospheric mantle. V/Sc ratios are used here to ‘see through’ those processes that can modify barometric fO2 determinations in mantle rocks and/or magmas: early fractional crystallization, degassing, crustal assimilation and mantle metasomatism. Melting models are combined here with a literature database on peridotites, arc lavas and mid-ocean ridge basalts, along with new, more precise data on peridotites and selected arc lavas. V/Sc ratios in primitive arc lavas from the Cascades magmatic arc are correlated with fluid-mobile elements (e.g. Ba and K), indicating that fluids may subtly influence fO2 during melting. However, for the most part, the average V/Sc-inferred fO2s of arc basalts, MORB and peridotites are remarkably similar (−1·25 to +0·5 log units from the FMQ buffer) and disagree with the observation that the barometric fO2s of arc lavas are several orders of magnitude higher. These observations suggest that the upper part of the Earth's mantle may be strongly buffered in terms of fO2. The higher barometric fO2s of arc lavas and some arc-related xenoliths may be due respectively to magmatic differentiation processes and to exposure to large, time-integrated fluid fluxes incurred during the long-term stability of the lithospheric mantle.

Ninety-eight K-Ar dates for lavas of the Snake River Plain (SRP) and vicinity provide calibration for the stratigraphic framework discussed by Malde and Powers (1962). The Idavada Volcanics, predominantly silicic volcanic rocks, are 9 to 13 m.y. old in the western SRP. Rocks of similar type and comparable stratigraphic position are 8 to 10 m.y. old in the central SRP and as young as 4 to 5 m.y. old in the eastern SRP. This time-transgressive silicic volcanic assemblage merges in the east with the silicic volcanic units erupted during the last 2 m.y. from Island Park, Yellowstone, and related volcanic centers. The Idaho Group, consisting of intercalated basalt flows and sedimentary deposits in the western half of the SRP, ranges in age from about 0.6 to 11.5 m.y. (71 refs.)

New U-Pb zircon ages are reported for granulite facies crustal xenoliths brought to the surface by mafic lavas in the Snake River Plain. All samples yield Meso-to-Neoarchean ages (2.4–3.6 Ga) that significantly expand the known extent of the Archean Wyoming Craton at least as far west as the west-central Snake River Plain. Most zircon populations indicate multiple growth episodes with complexity increasing eastward, but they bear no record of major Phanerozoic magmatic episodes in the region. To extrapolate this work further west to the inferred craton boundary, zircons from southwestern Idaho batholith granodiorites were also analyzed. Although most batholith zircons record Cretaceous formation ages, all samples have zircons with inherited cores—with some recording Proterozoic ages (approaching 2 Ga). These data enhance our perspectives regarding lithosphere architecture beneath southern Idaho and adjacent areas and its possible influence on Cenozoic magmatism associated with the Snake River Plain–Yellowstone “melting anomaly”.