Studiul petrologic comparativ asupra enclavelor din aria magmatismului neogen calc-alcalin din Carpatii Orientali

Studiul petrologic comparativ asupra enclavelor din aria magmatismului neogen calc-alcalin din Carpatii Orientali

Pe intreaga arie a zonelor subvulcanice si vulcanice, pe baza petrografiei si ocurentei dintre roca gazda si enclave au fost separate trei grupe distincte de roci:

1. Grupul I consta in roci cu caracteristici mineralogice de 'cumulate': enclave mafice si ultramafice (mesocumulate gabroice, olivine websterite mesocumulate si adcumulate; gabrouri si gabrodiorite cu afinitati tholeiitice), intalnite numai ca 'cognate enclaves'.

2. Grupul II include bazalte, andezite-bazaltice, andezite cu piroxeni si hornblenda, andezite cuartifere (cu hornblenda si biotit), microdiorite si dacite. Aceste roci sunt cele mai raspandite si se intalnesc fie ca enclave, fie ca roci gazda;

3. Grupul III consta din riolite, riodacite, roci ce contin foarte rare enclave.

Roci gazda - grup II.

I. Sectorul intruziv Toroiaga: pe baza datelor structurale, petrografice si mineralogice au fost recunoscute (Berza et al., 1980) cinci faze de intruziune (roci gazda) si anume:

andezitele cuartifere cu biotit si hornblenda de Novicior (faza I-a);

andezitele cu hornblenda si biotit de Toroiaga (faza II-a);

dioritele cuartifere porfirice cu biotit si hornblenda de Secu - Novat (faza III-a);

andezitele cuartifere cu biotit si hornblenda de Vertic (faza IV-a);

andezitele cu hornblenda, biotit si piroxen de Piciorul Caprei (faza V-a).

In general andezitele (de Toroiaga) se intalnesc ca dyke-uri (orientate preponderent NW-SE), corpuri sau sill-uri care strabat rocile metamorfice sau sedimentare (cretacic superioare sau paleogene) ale fundamentului sau alte formatiuni magmatice anterioare. Plagioclazul si amfibolul sunt mineralele intalnite intotdeauna ca fenocristale. Apatitul, magnetitul, ilmenitul si zirconul sunt mineralele accesorii, frecvent intalnite fie in masa fundamentala a rocii, fie ca incluziuni in fenocristale. Diferite tipuri petrografice pot fi separate pe baza mineralelor mafice ale rocii. Andezitul reprezentativ pentru aceasta zona subvulcanica este cel care formeaza corpul andezitic Magura. Acesta are un contur usor alungit pe directia NE-SV. Numeroase apofize andezitice il inconjoara. O caracteristica importanta a acestor andezite este prezenta enclavelor mafice 'cognate' 'homeogene'.

Andezitele cu amfibol si andezitele cu piroxeni sunt intalnite ca silluri, facies marginal al corpurilor microdioritice sau ca apofize ce strabat fundamentul zonei. In ambele tipuri petrografice, compozitia chimica a cristalelor de clinopiroxeni arata continuturi ridicate de FeO (intre 5, 39 si 7, 62%) si CaO (21, 60 - 22, 15 %). Variatia proportiilor atomice Ca - Mg - Fe (di - hd - en - fs) arata existenta unui augit bogat in Ca, fara variatii compozitionale in interiorul unui singur cristal. Clinopiroxenii studiati au o concentratie relativ scazuta in TiO₂ si Al₂O_3. O varietate piroxenica a andezitelor (de Arsita) afloreaza sub forma unor dyke-uri sau sill-uri, cu lungimi metrice, rar kilometrice. Amfibolul este o hornblenda verde ,usor opacitizata marginal, fara incluziuni Enclave de corneene (cu biotit si sillimanit), enclave amfibolitice (hornblenda, hornblenda + plagioclaz) si enclave piroxenice (piroxen + plagioclaz) au fost intalnite in majoritatea deschiderilor.

Dioritele cuartifere si microdioritele (de Secu-Novat) formeaza corpuri mai mult sau mai putin alungite. Sunt roci masive cu structura porfirica si care prezinta treceri spre andezite in zonele periferice ale corpului intruziv. Microdioritele sunt dominate de fenocristalele de plagioclaz (20-25%), amfiboli (10-15%), piroxeni (5-10%) si biotit mai rar; masa fundamentala este compusa din microcristale de plagioclaz. Magnetitul, apatitul si zirconul sunt mineralele accesorii frecvente. Apatitul este mineralul accesoriu cel mai frecvent intalnit in roca gazda.

Dacitele (de Novicior, de Vertic ) sunt roci mai putin frecvente decat andezitele si microdioritele, dar formeaza structuri relativ extinse. Se intalnesc ca dyke-uri intruse in fundamentul zonei sau strabatand magmatite anterioare. Sunt roci de culoare gri deschis, alterate de obicei. Structura lor este microcristalina porfirica; compozitia mineralogica este simpla: plagioclaz (10-15%), biotit (305%) si hornblenda (10-15%) ca fenocristale prinse intr-o masa fundamentala (70-80%) dominata de microlite de feldspat plagioclaz, cuart si biotit. Fenocristalele de biotit contin ocazional incluziuni de apatit. Sunt prezente fenomene de argilizare, silicifiere si limonitizare.

Andezitele cu amfiboli si biotit constituie cea mai mare parte a masivului Toroiaga. Sunt roci porfirice, ce contin plagioclaz (20%), amfibol (10-15 %), cuart (5%) si biotit (7-8 %) ca fenocristale si microlite de amfiboli si feldspati alterati in masa fundamentala. Magnetitul, ilmenitul, zirconul, apatitul si sfenul se intalnesc ca minerale accesorii sau incluziuni in fenocristale. Un tip de andezit mai rar intalnit este acela a carui compozitie chimica oscileaza intre andezit si dacit: compozitia modala este cea a unui dacit, iar compozitia chimica a unui andezit (andezite cuartifere).

Tabel 3.1. - Localizarea, petrografia si mineralogia rocilor gazda din sectorul intruziv Toroiaga - (grup II )

(abrevieri: a-amfibolit ;ms-micasist; A-andezit; Mdi-microdiorit; D-dacit; amf-amfibol; plg-plagioclaz;fld-feldspat; q-cuart; bi-biotit)

II. Structurile intruzive Rodna si Bargau reprezinta rezultatul unor activitati magmatice care s-au desfasurat exclusiv in conditii intruzive si care au avut cel putin doua faze majore de evolutie distincte: prima faza s-a produs intr-un stadiu relativ timpuriu al arcului magmatic, fiind generata la o adancime mai mica si a dat nastere aliniamentului SW-ic; rocile din acest aliniament prezinta un grad mai scazut de diferentiere si unele afinitati cu seriile tholeiitice. In cadrul acestui aliniament evolutia s-a produs dinspre SE (andezite si microdiorite cu piroxeni si amfiboli) spre NW (riodacite si riolite); a doua faza magmatica s-a produs ulterior, intr-un stadiu mai avansat de maturitate al arcului magmatic si probabil la o adancime mai mare. S-a conturat aliniamentul NE-ic. Rocile au un grad de diferentiere mai ridicat (microdiorite, diorite, monzodiorite porfirice) si unele afinitati cu seriile shosonitice. Sensul de evolutie este tot dinspre SE (microdiorite, diorite cu piroxeni si amfiboli) spre NW (monzodiorite porfirice). Andezitele si microdioritele sunt cele mai frecvente roci gazda, urmate de dacite si riolite.

Andezitele sunt raspandite in complexele intruzive Heniu, Magurita, Oala, Streji, Colibita si Cornii. Ele formeaza lacolite, dyke-uri sau sill-uri ce strapung fundamentul sedimentar. Fenocristalele caracteristice rocilor sunt feldspatul plagioclaz si amfibolul (hornblenda). Apatitul, magnetitul, ilmenitul si zirconul sunt mineralele accesorii frecvent intalnite in masa fundamentala a rocii sau ca incluziuni in fenocristale. Diferite tipuri petrografice pot fi separate pe baza mineralelor mafice: andezite cu piroxeni si amfiboli, andezite cu hornblenda, andezite cu biotit, hornblenda si granati.

Andezitele cu amfiboli si andezitele cu amfiboli si piroxeni sunt intalnite frecvent ca sill-uri sau faciesuri marginale ale corpurilor microdioritice. Structura lor este porfirica. Plagioclazul (An_39-58) se gaseste fie ca fenocristale (cu conture euhedrale sau subhedrale, zonate) fie ca microlite in masa fundamentala. Fenocristalele idiomorfe de amfibol (10-15% din volumul rocii) au compozitie calcica si culoare verde inchis. Adesea prezinta conture corodate inconjurate de coroane de spineli si piroxeni. Clinopiroxenul este relativ rar (5%) si apare ca fenocristal individual sau formand agregate glomeroporfirice.

Andezitele cu amfiboli si granati se intalnesc in intruziunile Mal si Plesii, localizate la contactul dintre fundamentul metamorfic precambrian si depozitele sedimentare paleogene. Sunt roci porfirice cu plagioclaz (20%), amfibol (10-15 %), cuart (5%), granat (5%) si biotit ca fenocristale si feldspati alterati si amfibol in masa fundamentala. Magnetitul, ilmenitul, zirconul, apatitul si sfenul se intalnesc ca minerale accesorii in masa fundamentala sau ca incluziuni in fenocristale.

Andezitul cu granati din Mal arata compozitia modala ca fiind a unui dacit, iar analiza chimica a unui andezit. Intruziunea Plesii arata aceeasi compozitie tranzitionala intre dacit si andezit. Intruziunile Mal si Plesii contin doua populatii distincte de fenocristale de plagioclaz. (1) normal zonate sau nezonate, euhedrale, proaspete si (2) zonate revers, resorbite si cu zone de feldspat potasic. Fenocristalele de granat (Fig. 3.3B) se intalnesc fie in masa fundamentala, fie incluse in fenocristalele de plagioclaz. Caracteristicile mineralogice si chimice (Fig. 3.3A) ale acestor granati demonstreaza ca acestia nu sunt xenocristale in masa rocii gazda ci fenocristale - granati magmatici (Nitoi et al,1999, Nitoi et al 2002) - formati, probabil, in primele faze de cristalizare ale magmei .

A B

Fig. 3.3A - Compozitia chimica a granatilor, preferinta lor pentru acelasi tip de roca gazda (andezite cuartifere si dacite) si asociatia permanenta cu feldspatul plagioclaz, indica relatii genetice intre granati si roca gazda.

Fig. 3.3B - Granatii apar ca fenocristale fara incluziuni, cu conture euhedrale si subhedrale, uniformi in compozitie: domina almandinul (48-60%) subordonat pirop (18-27%); grossular + andradit (13,8-17,3 %); spesartin (7,6-10,6%).Mg=23-28. in fenocristalele de granat nu exista variatii compozitionale intre "inima si zonele periferice" ale acestora. Parametrii fizici (i.e indice de refractie =1.794 si cell edge =11.552 (+ 0.007 A) indica deasemeni compozitii bogate in almandin. Granatii sunt inconjurati sau "inchisi" in fenocristale de plagioclaz.

Andezitele bazaltice s-au intalnit ca mici dyke-uri ce traverseaza alte formatiuni magmatice (Mal sau Bucnitori) sau intruse in fundamentul sedimentar (Tomnatec, Strejii). Adesea prezinta in aflorimente texturi fluidale si exfoliatii sferoidale. Compozitia mineralogica este dominata de: fenocristale de plagioclaz (10%), amfibol (2-3%) si piroxen (diopsid -augit) (5%)

Microdioritele sunt roci masive cu structura holocristalina-porfirica, cu treceri spre andezite in faciesurile periferice ale intruziunii. Microdioritele cu amfiboli si piroxeni sunt constituite din fenocristale de plagioclaz euhedrale, normal zonate (20-25%), amfibol (magneziohastingsit) (10-15%) si piroxeni (5-10%). Magnetitul, apatitul si zirconul sunt cele mai comune minerale accesorii.

Microdioritele cu biotit si amfiboli formeaza lacolite intruse in fundamentul metamorfic. Sunt roci masive, cu structura holocristalina si compozitia mineralogica dominaa de fenocristalele de plagioclaz, biotit (cu compozitie intermediara intre annit si flogopit) si subordonat amfibol. Magnetitul, ilmenitul, apatitul si sfenul sunt intalnite ca minerale accesorii.

Dacitele sunt roci gazda mai putin intalnite decat andezitele si microdioritele, dar formeaza corpuri mai complexe. Sunt intalnite ca sill-uri intruse in fundamentul sedimentar paleogen (Bucnitori si Magura Sturzii) sau in fundamentul metamorfic (Cormaita si Cormaia). Dacitele au structura microcristalina porfirica si compozitia mineralogica alcatuita din: fenocristale de plagioclaz (10-15%), biotit (3-5%) si hornblenda (10-15%); masa fundamentala (70-80% din volumul rocii) consta in microlite de feldspat potasic, plagioclaz, cuart si biotit. Biotitul contine ocazional incluziuni de apatit si magnetit. Amfibolul apare ca fenocristale cu contur euhedral si cu puternic pleucroism. Fenocristale de cuart sunt rare. Intruziunile de dacite sunt intens alterate, procesele intalnite fiind argilizarea, silicifierea si limonitizarea. Zirconul, magnetitul, ilmenitul, apatitul si sfenul sunt mineralele accesorii frecvent intalnite .

Riolitele formeaza structurile Parva, Cormaia si Cormaita aparand ca sill-uri de mici dimensiuni, silicifiate si imbogatite, secundar, in minerale argiloase. Riolitele contin: feldspat potasic, plagioclaz (An_20-25), biotit si cuart ca fenocristale intr-o masa fundamentala (~90% din volumul rocii ) constituita din microlite de cuart si feldspat.

Tabel 3.2. - Localizarea, petrografia si mineralogia rocilor gazda din aria muntilor Bargau - Rodna

abrevieri: a-amfibolit ;ms-micasist; A-andezit; AB- andezit bazaltic; Mdi-microdiorit; D-dacit; R-riolit; amf-amfibol; plg-plagioclaz;fld-feldspat; q-cuart; gr-granat; px-piroxen; bi-biotit; ol-olivina)

III. Structurile intruzive din muntii Calimani

Repartitia corpurilor intruzive pe suprafata cercetata este neuniforma. Ca tipuri petrografice apar:

Andezitele cu hornblenda opacitizata (tip Magura) apar sub forma de mici corpuri inradacinate. Caracterul petrografic esential al acestor roci este acela ca sunt foarte omogene din punct de vedere al texturii, structurii si mineralogiei. Macroscopic roca este compacta, de culoare cenusie-negricioasa, cu ochiul liber neputandu-se observa mineralele componente (roci afirice). Fenocristalele lipsesc, iar cand apar, sporadic, sunt reprezentate prin plagioclaz (An=62%) si hornblenda opacitizata. Microlitele din masa fundamentala sunt de feldspat plagioclaz (99%) si rar de piroxeni (1%). Nitoi (1980) sustine ca aceste andezite, cu o mineralogie extrem de simpla, au provenit dintr-o magma situata in conditii apropiate de suprafata, cand mineralele componente nu au avut timpul necesar de a cristaliza, ele ramanand la stadiul de microlite scheletice, incomplet formate. In aceste andezite sunt intalnite frecvent enclave de roci metamorfice.

Andezitele cu hornblenda verde (tip Haita) au fost intalnite ca dyke-uri, sill-uri si mici corpuri intruzive (0,30-0,50 m grosime si 10-20 m lungime) desi prezinta dimensiuni mici, frecventa acestora este destul de ridicata. Cum zona cercetata la care ne referim este dominata aproape in totalitate de corespondentele efuzive (curgerile de lava) ale acestor corpuri intruzive, cele doua entitati prezinta aceeasi compozitie mineralogica, diferente existand doar intre textura si structura rocilor.

Andezite bazaltice, bazalte. Apar ca dyke-uri, silluri si mici corpuri intruzive in apropierea calderei Calimani. Bazaltele au o culoare cenusie - inchisa pana la neagra, textura masiva. Plagioclazul (An=62-65%) si piroxenii (augit titanifer, hipersten) sunt mineralele predominante. Acestea au tendinta de a forma asociatii glomeroporfirice. Spre deosebire de bazalte, andezitele bazaltice au o structura porfirica mai accentuata data de fenocristalele de plagioclaz, piroxeni si hornblenda.

Andezitul cuartifer (de Pietricelu) este situat pe bordura meridionala a calderei Calimani si reprezinta ultima forma de manifestare a eruptivului neogen din aceasta zona. Macroscopic, roca este de culoare gri deschisa, cu structura porfirica imprimata de cristale albe, tabulare, de feldspat plagioclaz (studiul optic indica prezenta unui plagioclaz cu anortit =27% (oligoclaz) si a unuia cu 55% An (andezin), biotit, hornblenda, augit, hipersten. Au fost remarcate xenocristale de cuart si feldspat. Feldspatul plagioclaz apare ca fenocristale sau microlite in masa fundamentala. Fenocristalele sunt tabulare sau prismatice cu conture idiomorfe sau hipidiomorfe; au macle albit si Karlsbad, zonate normal sau invers; au incluziuni de sticla, apatit, zircon si biotit dispuse haotic sau in lungul liniilor de clivaj. Incluziunile de sticla le imprima un aspect sagrinat (prezenta plajelor vitroase arata ca feldspatul a suferit o 'retopire' datorata schimbarilor de temperatura si presiune care au putut interveni in timpul formarii lor). Unele cristale de plagioclaz (cu zonare inversa) prezinta in jurul conturului lor, adesea rotunjit, o bordura de sticla izotropa sau o aureola limpede, feldspatica (sanidin?) care tinde sa-i 'creeze' sau sa-i 'redea' cristalului o forma idiomorfa. Biotitul apare sub doua forme: un biotit primar, format intrateluric ce apare sub forma de cristale rotunjite sau tabulare, corodate de masa fundamentala si cu coroane de reactie formate din cristale aciculare de ortopiroxeni si minerale opace si un biotit secundar format pe cristalele de hornblenda. Hornblenda este reprezentata de varietatea verde si se prezinta fie inconjurata de agregate pseudomorfe de minerale opace si piroxeni, fie complet resorbita. Mai exista si cristale de hornblenda aflate in aureola de reactie dinte xenocristalele de cuart si masa fundamentala a rocii gazda. Augitul formeaza adesea agregate glomeroporfirice impreuna cu hornblenda si nu apare a fi un fenocristal ci, mai degraba, format pe seama hornblendei. Masa fundamentala a andezitului de Pietricelu este formata din microlite de plagioclaz, minerale opace.

Xenocristalele de cuart apar fie ca indivizi izolati (Fig. 3.4B) fie in asociere cu feldspati. Sunt doua tipuri de xenocristale: necorodate, fara incluziuni, fara coroane de reactie ce par sa fi fost inglobate in magma, din formatiunile traversate, in apropiere de suprafata; altele sunt rotunjite, topite marginal sau total inconjurate de aureole de reactie constituite din cristale micronice de sticla si piroxeni (Nitoi,1986).

Studiul mineralogic, petrografic si chimic asupra acestuia sustine idea 'existentei unui amestec de magme partial cristalizate (+ contaminare ulterioara), de origine comuna, dar modificate, in diverse stadii de evolutie, prin procese de asimilare a xenolitelor silicioase, fie in apropierea locului de formare fie pe traseul magmei.

Microdiorite porfirice cu piroxeni (valea Rosie, valea cu Pesti). Aparitia lor punctiforma, aranjarea spatiala precum si asemanarea mineralogica dintre aceste mici corpuri ne face sa presupunem ca acestea reprezinta doar mici apofize ale unui corp subvulcanic, de dimensiuni mai mari aflat in adancime in zona cercetata sau in afara acesteia. Microdioritele strabat curgerile de andezite cu augit, hipersten si hornblenda. Roca are o culoare cenusie - verzuie - negricioasa. Structura este holocristalina, micrograuntoasa si textura masiva. Mineralele principale constituente sunt: feldspatul plagioclaz, piroxenul si hornblenda; mai apar biotitul, cuartul si magnetitul. Plagioclazul (An=40-42%) are conture neclare, proaspat, rar zonat, maclat tip albit sau polisintetic; feldspatul potasic apare rar doar in interstitiile dintre feldspatii plagioclazi alaturi de un cuart interstitial. Hipersenul are conture tabulare sau prismatice, usor pleucroic; augitul este izometric, scurt prismatic, maclat. Hornblenda verde apartine la doua generatii: o hornblenda primara si alta formata pe seama biotitului. Biotitul este raspandit neuniform in masa rocii formand cristale mici de doua generatii. Acolo unde corpul de microdiorit cu piroxeni strabate andezitul cu piroxeni, apar zone in care andezitul este invadat de minerale de neoformatie cum ar fi biotitul si clinopiroxenii.

Andezite bazaltice (de tip Mesterhaza) sunt corpuri inradacinate ce strabat depozitele sedimentare miocen inferioare si miocen superioare din perimetrul carierei Stanceni. In aflorimente prezinta exfoliatii sferoidale si texturi fluidale. Sunt roci holocristalin-microgranulare, compacte, de culoare cenusie sau negricioasa. Plagioclazul, augitul si hiperstenul bastitizat constituie mineralele predominante. Prezenta enclavelor sedimentare a fost semnalata pe intreaga arie cercetata.

Dacite (de Dragoiasa). 'Amplasate' direct peste fundamentul cristalin al zonei (seria de Rebra si Tulghes) aceste roci ocupa o arie larga in jur de 18 km². In cadrul formatiunii dacitice s-au separat, pe criterii structurale, texturale, petrografice si al amplasarii spatiale, trei tipuri de faciesuri (Nitoi,1986): de corp, de curgere si brecios. 'Dacitul de Dragoiasa' este reprezentat prin dacite si riodacite. Rocile in facies de corp sunt bine dezvoltate in versantul drept si sting al vaii Neagra si pe colina Racila -Paltinis, zona care ar putea fi considerata ca zona de 'implantare' al dacitului. Dacitul se caracterizeaza prin textura masiva, structura porfirica data de fenocristalele de feldspat plagioclaz (An=25-30%) si biotit; masa fundamentala a rocii este micro sau criptocristalina. Un fenomen mineralogic aparte a putut fi observat in dacitul de Dragoiasa si anume prezenta unor feldspati cu conture idiomorfe si zonari fine 'dezvoltate' in jurul unui nucleu feldspatic preexistent cu conture rotunjite. Acest nucleu ar putea reprezenta 'un cristaloblast mostenit din vechi roci sedimentare supuse procesului de anatexie' (Nitoi,1986). Alte cristaloblaste intalnite; cuartul rulat (provenit din rocile sedimentare sau metamorfice traversate) si granatul cu conture hipidiomorfe, transparenta evidenta, intalnit sub forma de cristale prinse in fenocristalele de biotit. Biotitul se prezinta sub doua aspecte: BI=foite primare de biotit formate in conditii subvulcanice, de culoare brun-inchisa, dispus neorientat si B II, sub forma de jerbe, de culoare verde format pe un mineral preexistent (piroxen probabil). Mineralele accesorii sunt: magnetitul, zirconul, apatitul. In dacitul de Dragoiasa au fost intalnite numeroase enclave de roci sedimentare si metamorfice, adesea de dimensiuni ce ating 0,20 cm. Enclavele metamorfice sunt reprezentate de: cuartite negre, cuartite cu muscovit, sisturi negre limonitizate, sisturi cuarto-feldspatice, roci cu sillimanit de neoformatie.

Tabel 3.3. - Localizarea, petrografia si mineralogia rocilor gazda din aria muntilor Calimani - grup II si III)

(abrevieri: a-amfibolit; ms-micasist; A-andezit; AB- andezit bazaltic; Mdi-microdiorit; D-dacit; amf-amfibol; plg-plagioclaz; fld-feldspat; q-cuart; px-piroxen; bi-biotit)

IV. Structurile intruzive ale muntilor Gurghiu.

Andezitele se intalnesc ca apofize, neck-uri si dyke-uri ce strabat depozitele vulcanoclastice extinse ca suprafata. Plagioclazul si amfibolul sunt mineralele intalnite preponderent ca fenocristale. Apatitul, magnetitul, ilmenitul si zirconul sunt mineralele accesorii. Diferite tipuri petrografice pot fi separate pe baza mineralelor mafice ale rocii.

Andezitele cu piroxeni si amfiboli (tip Jirca) apar sub forma unor corpuri inradacinate in depozite vulcanoclastice. Sunt roci masive cu structura porfirica sau glomeroporfirica, in a caror compozitie mineralogica intra: plagioclazul, piroxenii (predomina augitul) si amfibolii (hornblenda).

Microdioritele porfirice (tip Jirca) apartin aceleasi structuri complexe Jirca si apar sub forma de dyke-uri care strabat andezitele cu hornblenda. Sunt roci cu textura masiva holocristalin-microgranulara. In compozitia mineralogica apare plagioclazul + ortoza, hornblenda bruna, biotitul si mai rar cuartul. Ca minerale accesorii pot fi mentionate zirconul, apatitul, oxizi de fier si titan. deseori sunt alterate.

Dacitele (tip Jirca) sunt roci mai putin frecvente decat andezitele si microdioritele. Se intalnesc fie sub forma de corpuri intruzive. Sunt roci de culoare gri deschis, alterate de obicei. Structura lor este microcristalina porfirica; compozitia mineralogica este simpla: plagioclaz (10-15%), biotit (305%) si hornblenda (10-15%) ca fenocristale prinse intr-o masa fundamentala (70-80%) dominata de microlite de feldspat plagioclaz, cuart si biotit. Fenocristalele de biotit contin ocazional incluziuni de apatit. Sunt prezente fenomene de argilizare, silicifiere si limonitizare.

Andezite cu hornblenda apar ca dyke-uri sau domuri. Textura este masiva, iar fenocristalele predominante sunt cele de plagioclaz si hornblenda verde (Brotea et al,1990).

Andezite bazaltice (de tip Mesterhaza) sunt corpuri inradacinate ce strabat depozitele sedimentare miocen inferioare si miocen superioare din perimetrul carierei Stanceni. In aflorimente prezitna exfoliatii sferoidale si texturi fluidal. Sunt roci holocristalin - microgranulare, compacte, de culoare cenusie sau negricioasa. Plagioclazul, augitul si hiperstenul bastitizat constituie mineralele predominante.

Andezitele cu amfibol si piroxeni au fost intalnite ca silluri sau ca facies marginal al corpurilor microdioritice - apofize ce strabat fundamentul zonei. In ambele tipuri petrografice, compozitia chimica a cristalelor de clinopiroxeni arata continuturi ridicate de FeO (intre 5, 19 si 7, 41%) si CaO (19, 60 - 21, 05 %). Variatia proportiilor atomice Ca (0, 85 - 0, 87) - Mg (0, 84 - 0, 85) - Fe(Fe²⁺ + Fe³⁺ + Mn) (di - hd - en - fs) arata existenta unui augit bogat in Ca, fara variatii compozitionale in interiorul unui singur cristal. Clinopiroxenii studiati au o concentratie relativ scazuta in TiO₂ (0,2 - 0,3%) si Al₂O₃ (1,78 - 3,13%).

Tabel 3.4. - Localizarea, petrografia si mineralogia rocilor gazda din aria muntilor Gurghiu - grup II si III)

(abrevieri: a-amfibolit; ms-micasist; A-andezit; Mdi-microdiorit; D-dacit; amf-amfibol; plg-plagioclaz; fld-feldspat; bi-biotit)

Sectorul muntilor Harghita

Andezitele cu amfiboli, biotit si cuart (vf. Lazu) se gasesc rar in zonele vulcanice. Sunt roci porfirice, ce contin plagioclaz (20%), amfibol (10-15 %), cuart (5%) si biotit (2-3 %) ca fenocristale si amfiboli si feldspati alterati in masa fundamentala. Magnetitul, ilmenitul, zirconul, apatitul si sfenul se intalnesc ca minerale accesorii in masa fundamentala sau incluziuni in fenocristale. Este un tip de andezit a carui compozitie chimica oscileaza intre andezit si dacit: compozitia modala este cea a unui dacit, iar compozitia chimica a unui andezit (este intalnit in toata aria vulcanica a Carpatilor Orientali). Apatitul este mineralul accesoriu cel mai frecvent intalnit in roca gazda.

Similitudinile mineralogice si chimice observate la nivelul mineralelor principale (amfiboli, piroxeni, plagioclazi) considerate ca fenocristale in toate rocile intruzive ale ariei vulcanice Calimani - Gurghiu - Harghita, in compozitiile modale precum si cele normative (CIPW) sustin existenta unor trasaturi principale comune, probabil ca efect al originii comune. Observatiile complexe asupra amfibolului omniprezent - hornblenda - (tschermakit-pargasit) alaturi de alte argumente (asimilare) au condus la concluzia ca modelul genetic clasic ce poate fi admis este acela al procesului de cristalizare fractionata a hornblendei:

Diagrama TAS (LeMaitre, 1989)(Fig.3.6.) pentru intreaga suita de roci intruzive analizate arata ca cele mai bazice roci sunt cele din valea Haita (aria calderei Calimani, iar cele mai acide sunt dacitele de Dragoiasa; rocile in a caror evolutie au intervenit procese de 'amestec de magme '(insotite sau urmate de contaminari) sunt amplasate in campuri 'evazive' fie de andezite fie de dacite;

Diagrama FAM (Fig. 3.7.) accentueaza caracterul calco-alcalin al dacitelor de Dragoiasa si cel tholeiitic al rocilor din perimetrul calderei Calimani (valea Haita). Celelalte roci analizate se situeaza in aceeasi pozitie 'ambigua' ca si in diagrama TAS;

In diagramele: alkalii/SiO₂     (Fig. 3.8.) si diagrama CaO/( Na₂O + K₂O) (Fig. 3.9.) se remarca o trasatura comuna clara a tuturor rocilor si anume caracterul lor sub-alkalin;

Fig. 3.6. - Diagrama TAS (LeMaitre, 1989) pentru rocile magmatice din

Muntii Calimani - Gurghiu

Fig.3.7. - Diagrama FAM pentru rocile magmatice din

Muntii Calimani - Gurghiu

Fig. 3.8. - Diagrama alcalii vs. SiO₂ pentru rocile magmatice din

Muntii Calimani - Gurghiu

Fig. 3.9. - Diagrama CaO/(Na₂O+K₂O) vs. SiO₂ pentru rocile magmatice din

Muntii Calimani - Gurghiu

Simboluri utilizate in diagrame:

triunghiurile goale: andezitele de Pietricelu - Calimani;

triunghiurile pline: dacitul de Dragoiasa - Calimani;

patrate goale: andezitele de Magura - Calimani;

patrate pline: bazalte si andezite bazaltice de Valea Haita - Calimani;

romburi: andezitele de valea Jirca - Gurghiu.

Pe baza caracteristicilor fizice, petrografice si geochimice ale tuturor rocilor intruzive (studiate in etapa de fata) se pot constata urmatoarele trasaturi, mai mult sau mai putin comune.

Formele de zacamant sub care se prezinta corpurile pot fi caracterizate functie de:

A.         raporturile spatiale dintre structurile vulcanice si corpurile intruzive:

corpuri intruzive aflate in aria centrala a structurilor vulcanice;

corpuri intruzive amplasate spatial fara nici o legatura vizibila cu spatiul de desfasurare al activitatii vulcanice.

B.         raporturile genetice + spatiale:

pre-caldera (unde este cazul);

post-caldera.

C. functie de caracteristicile reologice:

corpuri intruse la adancimi mici (aproape de suprafata);

corpuri intruse la adancimi mari.

D. functie de forma corpurilor intruzive:

apofize cu aspect neregulat;

dyke-uri;

sill-uri;

neck-uri, microlacolite.

Dimensiunile corpurilor variaza de la 3-4 km² la dimensiuni mari (peste 14 km²).

ENCLAVE

Pe criterii genetice au fost separate patru grupe bine individualizate de enclave: magmatice, metamorfice, sedimentare si monocristale (xenocristale).

Enclave magmatice:

1.a 'homoeogene' sau 'cognate': asociatii de minerale ce prezinta analogii de compozitie si origine cu roca gazda. Acest tip de enclave au mai fost denumite in literatura de specialitate ca: "noduli", "separatii melanocrate", "segregatii" "concretiuni intratelurice"

1.b 'xenolite magmatice', 'enallogene/foreign enclaves': sunt roci magmatice bine consolidate (andezite, dacite, microdiorite) formate probabil din aceeasi magma ca si roca gazda, dar in prime episoade de punere in loc a acesteia (manifestari magmatice timpurii), si care ulterior, ajung accidental, ca enclave in magma, modificate, cu intensitati diferite, datorita recristalizarii induse de roca gazda.

Enclavele sedimentare sunt roci detasate din fundamentul sedimentar (marne, calcare, gresii), si care, cu mici exceptii, nu au suferit transformari mineralogice sub influenta rocii gazda. Aceste enclave au contur angular, iar dimensiunile lor variaza de la cativa milimetrii la cativa metrii. Se intalnesc, preponderent, in zonele marginale ale corpului intruziv.

Enclavele metamorfice sunt fragmente de roci apartinand fundamentului metamorfic strabatut de magma in timpul ascensiunii ei. Au texturi tipic metamorfice (grano-lepidoblastice), iar sistuozitatea este vizibila datorita orientarii micei, amfibolului si cristalelor de cuart si feldspat. Frecventa cea mai mare o au xenolitele feldspatice, amfibolice si micacee. Rocile feldspatice uneori, nu mai pastreaza textura gnaisica, din cauza reorganizarii avansate, sub influenta magmei. In aceste enclave asociatiile minerale pot sa contina, pe langa feldspati (plagioclazi si/sau potasici), biotit, granati, spineli si silicati de aluminiu (de regula sillimanit fibrolitic, mai rar andaluzit ). Atunci cand silimanitul prezinta cristale distincte, relativ mari, in roca apare si corindon. Corindonul este prezent numai in interiorul cristalelor de feldspat. Amfibolitele sunt caracterizate de asociatia hornblenda - plagioclaz biotit granat. De regula nu prezinta trasaturi mineralogice ori texturale care sa indice transformarea lor sub actiunea magmei. Enclavele de micasisturi si cele de sisturi sericito-cloritoase cuartoase prezinta uneori topiri partiale, mai accentuate pe directia foliatiei. Formarea de cristale numeroase de spineli reprezinta principala transformare mineralogica in enclavele de micasisturi. Cu exceptia unor enclave smulse din zonele superficiale ale crustei, care nu prezinta transformari de contact, toate enclavele de roci metamorfice sunt lipsite de cuart si muscovit, ceea ce indica, in unele cazuri, provenienta din zonele profunde ale crustei, iar in altele, reorganizarea intensa a rocii initiale.

Xenocristalele (termen propus de Sollas -1894) sunt asociatii minerale sau cristale izolate, fara nici o legatura de compozitie sau geneza cu roca gazda. Se admite ca acestea sunt minerale ajunse accidental in magma, pe parcursul evolutiei acesteia in drumul spre suprafata. In cele mai multe cazuri acestea sunt greu de recunoscut datorita numeroaselor procese de transformare la care sunt supuse. Xenocristalele frecvent intalnite sunt: cuartul si granatul.

Enclavele magmatice 'cognate' ("noduli", "separatii melanocrate", "segregatii" "concretiuni intratelurice" )

Enclavele mafice se intilnesc in aproape toate corpurile intruzive ale ariei studiate. Ele prezinta, de obicei, conture lenticulare sau rotunjite si dimensiuni ce nu depasesc cativa centimetri. Textura acestui tip de enclave este echigranulara ,in care mineralele componente depasesc dimensiunea de 3 mm, in contrast cu textura porfirica a rocii gazda. Compozitia mineralogica este dominata de minerale mafice (80-100% din volumul rocii) si continuturi minore de feldspat plagioclaz (0-20%)

Cercetarile noastre au demonstrat ca enclavele mafice s-au format din aceiasi topitura ca si roca gazda si reprezinta acumulari de faze fractionate Ocurenta frecventa arata prezenta acumularilor de cristale de amfiboli. Contactul lor cu roca gazda este adesea transant ,nefiind bordat de zone de tranzitie sau coroane de reactie (fapt ce demonstreaza echilibrul cu topitura). Cele mai multe din enclavele 'cognate' constau in asocierea a catorva minerale (amfiboli; amfiboli + plagioclazi; amfiboli + piroxeni + plagioclazi; piroxeni + amfiboli; amfiboli + piroxeni + olivina), aceleasi ca si cele ce alcatuiesc compozitia mineralogica a rocilor gazda. Relatiile texturale dintre minerale sunt in concordanta cu termenul de 'cumulate' definit de Irvine (1982).

Compozitia mineralogica a enclavelor (grup I) si a rocii gazda (Grup II)

Feldspatul plagioclaz. Acesta este maclat tip albit, zonat alterat sau nu, cu un continut in An cuprins intre 42 - 70%. Cristalele, euhedrale si subhedrale au dimensiunile cuprinse de la micronice pana la 2-3 mm, microlitele fiind mai mult sau mai putin idiomorfe. in unele enclave, s-a intalnit o textura simplectitica a plagioclazului, mai ales in zonele de contact ale acestuia cu alte minerale ale rocii gazda.

Amfibolul este prezent in toate tipurile petrografice ce reprezinta fie roca gazda, fie enclavele. Pe baza compozitiei chimice si mineralogice au fost intilnite patru tipuri de amfiboli (Nitoi et al, 2000):

Tipul A este cel mai comun. Cristalele sunt euhedrale, de culoare verde - maroniu, adesea cu marginile opacitizate, cu dimensiuni ce ajung pana la 1 cm. Acest tip de amfibol s-a format in primele stadii de cristalizare a magmei. Pe baza raportului Al ^lV / Mg / Mg + Fe ²⁺ calculat din compozitia chimica amfibolul se plaseaza in campul ferroan-pargasit (NaCaO₂Fe²⁺ AlSi₆Al₂O₂₂ (OH)₂ ). A fost intalnit si in roca gazda si in enclave 'cognate'.

Tipul B este o hornblenda poikilitica, intalnita numai in enclavele homeogene si care s-a cristalizat in stadii mai tarzii ale evolutiei magmatice. Aceasta include cristale idiomorfe de piroxeni si plagioclaz formate in primele stadii ale cristalizarii. Trasaturile mineralogice si chimice il plaseaza in campul - pargasit

Tipul C este un magneziohastingsit (NaCaMg₄Fe₃Si₆Al₂O₂₂(OH)₂) intalnit numai in enclave 'cognate' Are o culoare verde deschis si pleocroism in nuante de verde intens. Textura si structura cristalelor indica formarea lor prin procese de reactie dintre primele cristale de piroxen si magma inconjuratoare, intr-un stadiu mai tarziu al proceselor de cristalizare

Tipul D este o hornblenda actinolitica, fibroasa, verde intalnita mai ales la contactul dintre enclavele magmatice si roca gazda.

Piroxenii. Relatiile texturale, parametrii mineralogici si chimici arata prezenta a doua generatii de piroxeni: fenocristale de prima generatie si cristale de generatia a doua. Fenocristalele s-au format direct din magma si compozitia lor chimica arata prezenta unui augit Augitul a fost intalnit si in roca gazda si in enclave. Piroxenii de a doua generatie reprezentate prin salit si diopsid se intalnesc numai in enclave.

Biotitul a fost intalnit rar. Au fost depistate doua generatii de biotit : o prima generatie, intalnita numai in roca gazda (andezit cuartifer) apare sub forma de fenocristale idiomorfe, proaspete fara incluziuni. continutul in Fe ²⁺ al biotitului arata prezenta varietatii flogopit - annit. Compozitia chimica a fenocristalelor arata continuturi scazute in Fe si ridicate in Ca. Biotitul de a doua generatie a fost intalnit numai in enclavele homeogene.

Mineralele accesorii. Majoritatea rocilor gazda si a enclavelor 'cognate' contin cristale idiomorfe de apatit, granat si minerale opace greu de identificat.

Cele mai multe enclave 'cognate' sunt constituite exclusiv din cristale de amfibol (Tip A) si plagioclaz (normal zonat An _60-70)). Relatiile texturale arata ca amfibolul este o faza cumulus, iar plagioclazul este o faza postcumulus. Tinand cont de definitiile date de Irvin, ca si de compozitia lor bazaltica enclavele care au in compozitia mineralogica amfibol-plagioclaz pot fi clasificate ca mesocumulate gabroice.

In unele intruziuni din aria zonei subvulcanice enclavele mafice sunt bogate in piroxeni , avand compozitia mineralogica: clinopiroxen + amfibol + ortopiroxen + olivina. Olivina se gaseste in cristale izolate, adesea corodate la contactul cu amfibolul si piroxenul. Piroxenul se intalneste sub forma de cristale incluse in cele de amfibol. Clinopiroxenul este mai abundent decat ortopiroxenul avand aceiasi compozitie diopsidica ca si fenocristalele de clinopiroxen ale rocii gazda. Estimarea temperaturii magmei pe baza piroxenilor (Lindsley, 1983; Lindsley si Andersen; 1983) din enclavele 'cognate' ale structurii Arsente arata temperaturi in jur de 878-1086C.

Amfibolul tip A in enclavele cognate este bine dezvoltat, idiomorfic, cu incluziuni de piroxeni. Amfibolul tip B se prezinta sub forma de cristale poikilitice cu incluziuni de piroxeni. Relatiile texturale indica ca olivina si piroxenul sunt faze 'cumulus' iar amfibolul tip B - postcumulus. Enclavele bogate in piroxeni din structurile Arsente si Magura Cornii pot fi clasificate ca websterite si olivin - websterite mesocumulate si adcumulate.

Principalele procese petrogenetice legate de interactiunile dintre magma si enclave in aria subvulcanica si vulcanica a Carpatilor Orientali

Cercetarile facute asupra rocilor magmatice calco-alcaline, intruzive sau vulcanice, dar si ale enclavelor asociate lor, din zona subvulcanica si vulcanica neogena a Carpatilor Orientali, au demonstrat interventia, in timp si spatiu, a unor procese petrogenetice majore (asimilare de crusta, cristalizare fractionata sau amestec de magme) care au schimbat caracteristicile initiale ale acestor doua entitati intr-o proportie, mai mare sau mai mica, functie de numerosi factori fizici sau chimici existenti la un moment dat, fie in camera magmatica fie, pe traseul parcurs de aceasta spre suprafata. Ca argumente accesibile si convingatoare in favoarea interpretarii (sau acceptarii) uneia sau alteia dintre ipotezele genetice clasice mentionate asupra originii magmei calco-alcaline intermediare, pot fi considerate si rocile enclavate de aceasta in drumul ei spre suprafata. Similitudinile mineralogice si chimice observate la nivelul mineralelor principale (amfiboli, piroxeni, plagioclazi) considerate ca fenocristale in ambele entitati roca gazda-enclava, compozitiile modale precum si cele normative (CIPW) sustin existenta unor trasaturi principale comune, probabil ca efect al originii comune).

Observatiile directe pe teren si evidentele geochimice pentru toate aceste procese in interiorul unei suite de roci sunt rare si dificil de depistat si de aceia studiul nostru se bazeaza, in principal, pe observatiile mineralogice si petrografice asupra xenolitelor si xenocristalelor. Incorporarea mecanica a acestora (cazute din peretii camerei magmatice sau inglobate de magma intr-un alt stadiu al evolutiei sale in timpul ascensiunii turbulente spre suprafata de catre topitura magmatica) poate fi o cauza a modificarilor de natura chimica prin contaminare, incepand chiar cu cresterea locala a continutului in SiO₂ cu cateva procente (chiar daca s-au racit brusc), dar care nu poate insa contribui esential la schimbarea caracteristicilor initiale ale magmei. Pe baza intregii game de caracteristici petrologice ale enclavelor si rocilor gazda se poate deduce faptul ca, indiferent ce geneza (cristalizare fractionata, amestec de magme, etc.) sau proprietati fizico-chimice ii atribuim magmei parentale, aceasta a avut la un moment dat puterea sa influenteze si sa suporte la randul ei, consecintele inglobarii de enclave. Majoritatea enclavelor prezinta diferite stadii ale unei topiri partiale. Faza incipienta a procesului se manifesta la limita solid (enclava) / lichid (magma) dupa care urmeaza faza a doua, de asimilare propriu-zisa (contaminare locala, hibridizare). Rezultatul aparitiei proceselor de difuzie ionica si termica, marcate prin schimbari mineralogice si fizice, duce la: disparitia, totala sau partiala, ale caracteristicilor initiale, primare ale enclavei (structuri, texturi), la disparitia limitei mineralogice dintre enclava si roca gazda, la modificarea naturii si proportiilor relative ale mineralelor initiale atat din enclava cat si din roca gazda. Local, in perimetrul zonei de contact intre cele doua entitati apar noi specii mineralogice si chiar noi specii petrografice.

Asimilarea crustei continentale de catre magma poate fi unul dintre procesele invocate pentru a explica caracteristicile compozitionale ale rocilor magmatice, calco-alcaline, intermediare din zona subvulcanica si vulcanica a Carpatilor Orientali. Cercetarile de pana acum (Mason et al,1995; Seghedi et al,1995 ;Nitoi et al, 2002) au evidentiat existenta proceselor de asimilare si cristalizare fractionata (modelul AFC-DePaolo,1981) in aceste zone. Dupa Maury and Didier,1991 in timpul asimilarii au loc 4 procese: (1) interdifuzia solid/lichid la interfata magma - enclava (xenolit sau xenocristal); (2) interdifuzia dintre doua lichide; (3) amestec mecanic intre doua lichide; (4) transportul fazelor vaporoase. In zona subvulcanica cercetata procesul cu efectul cel mai reprezentativ (observat frecvent in asimilarea xenocristalelor si xenolitelor) este cel solid/lichid. In aria structurilor subvulcanice din Carpatii Orientali s-a constatat ca magma nu a avut puterea necesara de a ajunge atat de supraincalzita incat sa dea nastere la procese de asimilare completa sau de mare amploare a enclavelor. Procese de asimilare au fost totusi recunoscute, iar datele mineralogice demonstreaza existenta mai ales a unor reactii locale si partiale intre magma si enclavele de roci sedimentare, enclave de roci metamorfice sau enclavele monominerale (cuart, granati).

Din punct de vedere al gradului de asimilare doua mari grupe de roci enclavate au fost separate:

1. Enclave partal asimilate de catre roca gazda. Acestea sunt enclavele care initial, din punct de vedere al proprietarilor fizice, au fost solide si care, prin inglobare in magma au suferit, la un moment dat, influenta acesteia manifestata, in principal, prin procese de topiri si digerare la diferite intensitati si stadii. Topirea si asimilarea partiala a fost observata mai ales la enclavele sedimentare (gresii); la cele metamorfice (micasisturi cu granati, amfibolite, roci cuarto-feldspatice) sau la enclavele monominerale silicioase;

2. Enclave care nu prezinta dovezi in sprijinul asimilarii lor. Enclavele din aceasta categorie nu au suferit aproape nici o transformare sub influenta rocii gazda fie, din cauza timpului scurt de "apropiere" cu aceasta fie, datorita "rigiditatii lor", fie a temperaturii joase a magmei in momentul inglobarii enclavei. Este cazul enclavelor sedimentare provenite din "aureolele termale" ale dacitelor din masivul Rodna sau ale corpurilor subvulcanice din Toroiaga sau Gurghiu. Distribuite haotic la marginea corpului intruziv, pe o arie de doar cativa metrii departare de zona de contact, aceste enclave angulare sau tabulare, centimetrice sau metrice, pastreaza aceeasi orientare si mineralogie initiala ca o dovada atat a originii locale cat si a rolului minor avut de corp in timpul intruziunii in fundamentul sedimentar in ceea ce priveste transformarile termice sau chimice.

Tipuri de reactii asimilative Prin studiile macro si microscopice s-au putut observa cateva tipuri de reactii:

1 - reactii de asimilare (partiala sau totala) a rocilor sedimentare in toate structurile studiate (roci pelitice marnoase si argiloase, roci calcaroase);

2 - reactii de asimilare (partiala) a unor roci metamorfice (micasisturi) cu preponderenta ridicata in zona subvulcanica ;

3 - reactii de asimilare (totala sau partiala) a enclavelor monominerale silicioase in structurile din zonele subvulcanice Bargau si Toroiaga;

4 - reactii de asimilare (partiala) a xenocristalelor metamorfice (granati) in structurile zonei subvulcanice Bargau.

Procesele de asimilare observate constau atat in incorporarea materialului enclavat prin topire si amestec cu masa fundamentala cat si in convertirea chimica a fragmentelor a caror compozitie contrasteaza cu aceea a magmei.

In cazul in care magma nu a reusit topirea enclavei, procesele de asimilare s-au manifestat numai pe plan chimic, o parte din enclava fiind consumata in reactii de formare a unor faze minerale noi, care pot sa fie in mod evident diferite de mineralele din corpul enclavei. De multe ori, inconjurarea enclavei cu un strat de minerale noi, in echilibru cu magma, deci inert chimic fata de actiunea acesteia, o protejeaza, oprind procesul de asimilare. Compozitia unei astfel de anvelope variaza foarte mult, in functie de compozitia si temperatura magmei si de compozitia si temperatura enclavei. In jurul enclavelor silicioase prinse in magme andezitice se formeaza invelisuri de piroxeni. La contactul magmei cu enclavele feldspatice se pot forma aglomerari de sillimanit fibrolitic sau straturi de feldspati izometrici ori amfiboli scurt - prismatici. In jurul unei enclave cuarto - feldspatice se formeaza plagioclazi aciculari dispusi perpendicular pe linia de contact.

Reactia dintre magma rocilor gazda si xenolitele calcaroase a avut ca urmare inlocuirea acestora prin silicati calcici (piroxenul diopsidic, plagioclazul, granatul, minerale din familia epidotului si wollastonitul). In sectiunile subtiri studiate nu s-a putut remarca nici o zonalitate a acestor minerale. Mineralogia rocii gazda, la limita cu xenolitul calcaros, arata o imbogatire in calcit (in masa fundamentala) si in calciu a plagioclazilor (posibil efect?) (Nitoi et al (1981).

Unul dintre principalii indicatori mineralogici - martori in sustinerea teoriilor moderne care considera asimilarea si contaminarea ca unul dintre procesele cheie care stau la baza originii magmei calco-alcaline sunt xenocristalele. In cateva dintre corpurile intruzive ce apartin zonei subvulcanice Rodna si Bargau apar cristale de granat, cu dimensiuni de pana la 1 cm, prinse in masa fundamentala a unor andezite. La nivelul lor asimilarea s-a manifestat prin procese de resorbtie, care au dus la aparitia formelor rotunjite sau crenelate si prin formarea de coroane de reactie. Coroanele de reactie sunt constituite din minerale opace sau clorit uneori pastrandu-se si relicte de biotit, ceea ce sugereaza reactii retromorfe in urma carora granatul s-a transformat, succesiv, in biotit si clorit. Megacristalele de granati (xenocristale) intalnite in andezitele cu piroxeni si hornblenda din zona subvulcanica (Valea Strejii, Dornisoara, Magura Sturzilor si Heniu) pot reprezenta fie relicte ale xenolitelor pelitice asimilate fie ramase in urma asimilarii diferentiate ale unor enclave desprinse din fundamentul metamorfic. Pastrarea granatilor poate fi rezultatul asimilarii la adancimi mari, in conditii de relativa stabilitate a granatilor comparativ cu restul enclavei. Fara indoiala ca un rol important a fost jucat si de o compatibilitate chimica intre granat si magma, continutul ridicat de fier stabilizand granatul la presiuni relativ mici (Hensen, 1971).

Procesele de asimilare cele mai spectaculoase au fost demonstrate pe seama xenocristalelor de cuart inconjurate de coroane de reactie la limita cu roca gazda andezitica. Analizele la microsonda electronica, corelate cu studiul in sectiuni subtiri, separa in jurul acestor xenocristale trei zone distincte mineralogic (similare cu cele observate in experimentele facute in topiturile bazaltice si andezitice (Sato,1975). Microscopic, in jurul unei enclave (silicioase) (in sensul enclava-roca gazda) supuse procesului de asimilare incipienta, au fost depistate:

zona interna, aflata in imediata apropiere a xenocristalului, compusa din sticla colorata si piroxeni. Sticla are compozitie acida (SiO₂ = 71.0%; Al₂O₃ = 14.0%; FeO_T = 2.6%; CaO = 0.7%; MgO = 1.0%; Na₂O = 4.1%; K₂O = 3.6%) si include cristale de piroxeni si tridimit;

zona mediana, de culoare maronie, consta intr-o cantitate mai mica de silice, dar cu imbogatire in Fe, Ca si Mg (SiO₂ = 64.0%; Al₂O₃ = 15.7%; FeO_T = 5.5%; MgO = 1.1%; CaO = 3.3%; Na₂O = 3.7%; K₂O = 3.9) in care plutesc minerale cu conture cristalografice idiomorfe (apatit, magnetit, spineli, feldspati);

zona externa, colorata mozaic, aflata la o oarecare distanta de xenolit;

compozitia clinopiroxenilor (mineralele cel mai frecvent recristalizate in sticla) este considerata ca un bun indicator al conditiilor de cristalizare in prezenta unei presiuni si temperaturi constante; in sistemul diopsid (CaTiAl₂SiO₄-SiO₂₎ daca Si descreste, continutul in CaTiAl₂O₆ creste si aceste schimbari nu tin cont de variatiile posibile in mediul de cristalizare; de aceea studiul clinopiroxenilor de la marginea vitroasa a enclavelor ne permite sa banuim variatiile chimice care au loc in zonele de contact. Clinopiroxenul din masa fundamentala a rocii gazda este bogat in Mg, Al si Ti (SiO₂=51.66; TiO₂=0.42; Al₂O₃=3.63; FeO=5.39; Cr₂O₃=0.27; MnO=0.14; MgO=15.54; CaO=22.15) pe cand cel nou format in masa sticloasa este mai silicic, mai bogat in Fe si mai sarac in Al si Ti. Aceeasi schimbare de chimism o au si cristalele marunte de hornblenda, nou cristalizate. Explicatia ar putea fi atribuita cresterii cantitatii si difuziei silicei (provenita din xenolit) si modificarea ratiei Mg/Fe in zona de contact.

Existenta enclavelor nedigerate complet, in corpurile intruzive din aria vulcanica si subvulcanica a Carpatilor Orientali, ne-a permis sa emitem cateva concluzii de ordin mai mult sau mai putin general:

topirea partiala a enclavei duce la aparitia proceselor de difuzie ionica (Faza 1-a) si a celor de miscibilitate (Faza 2-a) marcate prin schimbari mineralogice, fizice si chimice atat ale enclavei cat si a magmei din imediata apropiere a acesteia;

compozitia clinopiroxenului din zonele de reactie formate in jurul xenocristalului de cuart variaza functie de locul ocupat intr-una din cele trei zone, fapt ce sugereaza aparitia coroanei de reactie mai tarziu sau sincron cu aparitia gradientului de difuzie;

unele dintre fazele minerale ale enclavelor sunt de natura reziduala: silicati de aluminiu, minerale provenite din transformarile micelor (magnetit, spinel, sillimanit), granati fapt ce demonstreaza existenta unor foste roci sedimentare asimilate;

cel putin cinci faze fizico-chimice au intervenit intre enclava si magma gazda din momentul inglobarii;

existenta a trei tipuri de relatii (interactiuni) intre magma/enclava: mecanica, termala si chimica care au actionat in stadii succesive si nu simultane, marcate prin existenta bandelor hibride si a coroanelor de reactie au avut ca efect cumulat startul incipient al procesului de asimilare (partial, selectiv si incomplet) care a influentat evolutia enclavelor pana la solidificarea totala;

mineralogia normativa a rocilor gazda demonstreaza evolutia acestora de la compozitii cu diopsid normativ (rocile gazda bazalt-andezitice) la compozitii cu corundum normativ (rocile gazda dacitice si riolitice) functie de cresterea continutului in SiO₂ fapt ce poate fi explicat prin existenta unui proces de cristalizare fractionata a hornblendei din magme initiale, hidratate, calco-alcaline, bazalt-andezitice cu tendinte tholeitice;

similaritatile chimice si mineralogice ale fenocristalelor (amfiboli, piroxeni, plagioclazi) din enclavele mafice si roca gazda, compozitia modala si normativa (CIPW ) suporta existenta unor trasaturi petrologice comune ca efect al unei origini comune.

determinarea presiunilor pe baza continutului de aluminiu din hornblendele rocii gazda sunt cuprinse in intervalul 6.43-6.83 kbari, ceea ce arata ca ultima echilibrare a sistemului hornblenda-topitura a avut loc la adancimea de 15-20km. Aceasta poate fi considerata adancimea camerei magmatice care a alimentat activitatea magmatismului neogen din zona studiata.

Tendinta lineara evolutiva observata la componentii majori si ratia FeO/MgO (0.26 - 0.49 in enclave, 1.07 - 2.09 in roca gazda) suporta concluzia obtinuta prin studiile mineralogice a existentei unei singure magme hidratate calc - alcaline (cu 3 - 3.5 % apa) cu tendinte tholeiitice. Aceasta s-a format in camere magmatice intermediare, la adancimi de 15 - 20 km; presiuni cuprinse intre 6.43 - 6.83 kb si temperaturi intre 700⁰ - 800⁰ C. Presiunea a fost determinata cu ajutorul geotermometriei bazata pe continutul in Al din hornblende: P( + 5 kb ) = - 3.46 (+ 0.24 ) + 4.23 (+ 0.13) Al^T

Mineralele principale: amfibolii, piroxenii, plagioclazii (considerate ca fenocristale atat in rocile gazda ale cat si in enclavele magmatice), compozitiile modale si compozitiile normative (CIPW) sustin existenta unor trasaturi principale comune ale rocilor din zona subvulcanica si cea vulcanica. Mineralogia enclavelor magmatice din zonele vulcanice este dominata de prezenta amfibolului si biotitului; in enclavele magmatice, mafice ale zonelor subvulcanice amfibolul, piroxenul si olivina constituie mineralele ce imprima caracterul mai bazic al acestor enclave si amplasarea lor, in diagramele bazate pe analizele chimice in campuri usor diferite.

Cristalizarea fractionata. In literatura de specialitate geneza magmelor calco-alcaline este dezbatuta de mult timp si diferite ipoteze au fost propuse: fractionarea magnetitului la presiune joasa (Osborn,1969); topirea partiala a eclogitelor (Green and Ringwood, 1966, 1968), fractionarea granat-piroxenitelor (Green,1972), anatexia rocilor pelitice la adancime crustala (Birch and Gleadow,1974), topirea partiala a sedimentelor (Chappell and White,1974), fractionarea amfibolului dintr-o magma hidratata cu diopsid normativ (Cawthorn and O'Hara,1976). Observatiile complexe asupra amfibolului omniprezent -hornblenda-(tschermakit-pargasit) alaturi de alte argumente (asimilare) au condus la concluzia ca modelul genetic clasic ce poate fi admis pentru magmele zonei estice neogene a Carpatilor Orientali este acela al procesului de cristalizare fractionata a hornblendei (fractionarea amfibolului fiind considerata, in literatura de specialitate, unul dintre procesele ce a cauzat tranzitia de la magmele tholeiitice la cele calco-alcaline). Exista cateva argumente ca amfibolul tip 'A' a fost implicat in acest proces petrogenetic (Nitoi et al,2003). El este omniprezent in toate enclavele magmatice, mafice, dar si in rocile lor gazda. Dezechilibrul aratat de amfibolul tip 'A' in roca gazda evidentiaza cristalizarea lui timpurie cand magma era putin diferentiata. In diagramele Harker construite pe baza compozitiilor chimice, acest amfibol arata o descrestere a Ti, Fe, Mg si Ca in parte datorita acestei fractionari. De asemenea valorile presiunii (6-6,8 kbar) determinate pe tipul 'A' de amfiboli din enclave si rocile gazda, sunt evidente pentru cristalizarea acestora la aceiasi adancime in scoarta terestra. Presiunea ridicata determinata in cazul corpurilor subvulcanice din aria masivelor Bargau si Rodna (Mal, Plesii si Arsente) indica faptul ca echilibrarea dintre amfiboli si topitura a avut loc la adancime.

Amestecul de magme (magma mixing). Amestecul magmelor, provenite din manta, cu topiturile crustale si cu alte magme diferentiate poate fi demonstrat, mineralogic, atat prin coroziunea conturelor si coroanelor de reactie ale amfibolilor cat si prin prezenta incluziunilor de sticla in unele dintre fenocristalele de plagioclaz ale rocilor andezitice. 'Reumplerea' camerelor magmatice este indicata prin zonarea oscilatorie a plagioclazului ca si de existenta fenocristalelor de plagioclaz cu conture rotunjite sau corodate. Prezenta acestora alaturi de fenocristalele de plagioclaz idiomorfe si nezonate arata fara indoiala caracterul hibrid al acestor magme. Cazul special al andezitului de Pietricelu (Calimani) ne permite sa afirmam ca proprietatile mineralogice si chimice ale acestuia sugereaza existenta unui amestec 'melange' intim, local intre un lichid acid si unul intermediar, in urma caruia s-a format o magma hibrida, ulterior contaminata. Principalii indici de amestec de magme au fost considerati urmatorii (Nitoi,1986): coexistenta, in aceiasi roca, a cristalelor de feldspat plagioclaz mai acid cu unele mai bazice; existenta aureolelor de feldspat acid in jurul unui feldspat mai bazic rotunjit; existenta aureolelor sticloase in jurul feldspatilor; ordinul de cristalizare inversa a mineralelor; caractere chimice oscilante intre o roca acida si una bazica; amplasarea andezitului in diagramele bazate pe analize chimice majore in campurile limita dintre andezite si dacite sau numai in campul dacitelor (desi compozitia mineralogica este specifica andezitelor). Amestecului de magme i-a urmat o contaminare + asimilare.