background image

www.geologicacarpathica.com

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA

, JUNE 2015, 66, 3, 197—216                                                              doi: 10.1515/geoca-2015-0020

Upper Cretaceous to Pleistocene melilitic volcanic rocks of

the Bohemian Massif: petrology and mineral chemistry

ROMAN SKÁLA

1,!

, JAROMÍR ULRYCH

1

, LUKÁŠ ACKERMAN

1

, LUKÁŠ KRMÍČEK

1,2

,

FERRY FEDIUK

3

, KADOSA BALOGH

4

 and ERNST HEGNER

5

1

Institute of Geology of the Czech Academy of Sciences, v.v.i., Rozvojová 269,165 00 Praha 6, Czech Republic;

skala@gli.cas.cz;  ulrych@gli.cas.cz;  ackerman@gli.cas.cz;  krmicek@gli.cas.cz

2

Brno University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Veveří 95, 602 00 Brno, Czech Republic

3

Geohelp, Na Petřinách 1897, 162 00 Praha 6, Czech Republic

4

Institute of Nuclear Research, Hungarian Academy of Sciences, Bem tér 18/C, H-4026 Debrecen, Hungary;  balogh.kadosa@atomki.mta.hu

5

Department für Geowissenschaften, Universität München, Theresienstraße 41, D-8033 München, Germany;  hegner@lmu.de

(Manuscript received November 27, 2014; accepted in revised form March 12, 2015)

Abstract: Upper Cretaceous to Pleistocene volcanic rocks of the Bohemian Massif represent the easternmost part of the
Central European Volcanic Province. These alkaline volcanic series include rare melilitic rocks occurring as dykes, sills,
scoria cones and flows. They occur in three volcanic periods: (i) the Late Cretaceous to Paleocene period (80—59 Ma)
in  northern  Bohemia  including  adjacent  territories  of  Saxony  and  Lusatia,  (ii)  the  Mid  Eocene  to  Late  Miocene
(32.3—5.9 Ma) period disseminated in the Ohře Rift, the Cheb—Domažlice Graben, Vogtland, and Silesia and (iii) the
Early to Late Pleistocene period (1.0—0.26 Ma) in western Bohemia. Melilitic magmas of the Eocene to Miocene and
Pleistocene periods show a primitive mantle source [(

143

Nd/

144

Nd)

t

= 0.51280—0.51287; (

87

Sr/

86

Sr)

t

= 0.7034—0.7038)]

while those of the Upper Cretaceous to Paleocene period display a broad scatter of Sr—Nd ratios. The (

143

Nd/

144

Nd)

t

ratios (0.51272—0.51282) of the Upper Cretaceous to Paleocene rocks suggest a

 

partly heterogeneous mantle source, and

their (

87

Sr/

86

Sr)

t

 ratios (0.7033—0.7049) point to an additional late- to post-magmatic hydrothermal contribution. Major

rock-forming minerals include forsterite, diopside, melilite, nepheline, sodalite group minerals, phlogopite, Cr- and
Ti-bearing spinels. Crystallization pressures and temperatures of clinopyroxene vary widely between  ~ 1 to 2 GPa and
between 1000 to 1200 °C, respectively. Nepheline crystallized at about 500 to 770 °C. Geochemical and isotopic simi-
larities of these rocks occurring from the Upper Cretaceous to Pleistocene suggest that they had similar mantle sources
and similar processes of magma development by partial melting of a heterogeneous carbonatized mantle source.

Key words: Bohemian Massif, Cenozoic volcanism, melilitic rock, petrology, mineralogy, isotope geochemistry.

Introduction

Melilitic ( > 10 vol. % of modal melilite) and melilite-bearing
(1—10 vol. % of modal melilite – collectively referred to as
melilitic below) olivine rocks generally represent small vol-
ume  volcanic  products  (Dunworth  &  Wilson  1998).  These
rocks are characterized by unusual chemistry and mineralogy
and their origin is subject to debate. According to the model
of Wedepohl (1987), the related olivine nepheline and melilite
magma  in  the  Hessian  Depression  was  formed  at  depths  of
ca.  90 km  in  the  garnet  peridotite  mantle,  at  greater  depths
than  other  basaltic  magmas.  These  data  correspond  to  the
model of generation of the melilitic partial melts from a ther-
mal  boundary  layer  at  the  base  of  the  lithospheric  mantle
(Wilson et al. 1995; Dunworth & Wilson 1998).

Melilitic rocks occur in both oceanic and continental envi-

ronments particularly concentrated in the continental rift set-
ting (e.g. Alibert et al. 1983; Wilson et al., 1995; Keller et al.
2006; Ulrych et al. 2008) and elsewhere. The melilitic rocks
in the continental settings are usually represented by olivine
melilitites, melilite-bearing olivine nephelinites and rare ul-
tramafic melilitic lamprophyres and olivine melilitolites.

The goal of the present paper is to compare the petrology

and  mineral  chemistry  of  melilitic  rocks  of  the  Bohemian

Massif from Late Cretaceous to Pleistocene periods. Further,
this paper addresses the problem of the melilitic rock tectonic
setting, their magma sources and crystallization history.

Geological setting

Widespread alkaline volcanism in Europe is associated with

the major European Cenozoic Rift System (ECRIS – Prodehl
et al. 1995). It extends for a distance of 1000 km, from Spain to
France, Germany, the Czech Republic and Poland. It is mostly
interpreted as a result of the reaction of the Variscan foreland to
the effects of the Alpine orogeny (e.g. Ziegler 1994; Prodehl
et al. 1995). Rift-related passive asthenospheric upwelling re-
sulted  in  the  generation  of  large  volumes  of  mantle-derived
magmas  (e.g.  Wilson  &  Downes  1991;  Lustrino  &  Wilson
2007; Ulrych et al. 2011). The presence of an active magmatic
source beneath the Bohemian Massif in the western Ohře Rift
area was not confirmed by the seismic studies of Babuška et al.
(2003).The Ohře Rift represents a fundamental Variscan bound-
ary between the Saxothuringian and the Teplá-Barrandian units
in the Bohemian Massif (Ziegler 1994; Babuška & Plomerová
2010). This graben hosts two extensive Tertiary volcanic com-
plexes: the Doupovské hory Mts and the České středohoří Mts.

background image

198

SKÁLA, ULRYCH, ACKERMAN, KRMÍČEK, FEDIUK, BALOGH and HEGNER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

Ulrych et al. (2008) interpreted the origin of melilitic rocks

in  northern  Bohemia  from  a  portion  of  a  depleted  mantle
source overprinted by carbonate-rich fluids probably related to
carbonatitic magmatism associated with incipient rifting of the
lithosphere of the Bohemian Massif. Abratis et al. (2009) as-
certained  the  CO

2

-dominated  type  of  mantle  metasomatism

for melilitic rocks in Vogtland and western Bohemia.

Melilitic  volcanic  rocks  formed  in  the  Bohemian  Massif

(Fig. 1) in the Upper Cretaceous and during the whole Cen-
ozoic. Their production culminated in the pre-rift period (Late
Cretaceous  to  Paleocene)  in  the  Ploučnice  River  region  in
northern  Bohemia  (Ulrych  &  Pivec  1997;  Pivec  et  al.  1998;
Ulrych et al. 2008, 2014) and in the late-rift period (Early to
Late  Pleistocene)  in  western  Bohemia  (Ulrych  et  al.  2000a,
2011,  2013).  A  non-melilitic  ultramafic  rock  association  of
Cretaceous age is known from the western part of the Outer
Western  Carpathians  (Szopa  et  al.  2014).  Their  concentra-
tions  are  associated  with  the  junctions  of  grabens  and  fault
zones. In small quantities, melilitic rocks appear in the Ohře
Rift  and  adjacent  areas  of  the  Krušné  hory  Mts/Erzgebirge,
Vogtland (Locality 6 in Fig. 1) and Lusatia, eastern shoulder
of  the  Cheb—Domažlice  Graben  and  the  Labe/Elbe—Odra/
Oder Fault Zone. These rocks are of Eocene to Miocene age

and  correspond  to  the  main-rift  period  of  Cenozoic  volcanic
activity of the Bohemian Massif (Ulrych et al. 2008).

Metasomatism of the lithospheric mantle beneath the Bo-

hemian Massif was ascertained by several studies suggesting
mantle  enrichment  by  silicate  (e.g.  Ackerman  et  al.  2007,
2014; Puziewicz et al. 2011; Medaris et al. 2014) and/or car-
bonate-rich  melts  (Geissler  et  al.  2007;  Matusiak-Malek  et
al. 2010; Ackerman et al. 2013). The presence of metasomat-
ically  transformed  upper  mantle  is  further  supported  by  the
occurrence  of  phlogopite-bearing  clinopyroxenite  xenoliths
(Ulrych et al. 2008) and those of lherzolite xenoliths with am-
phibole and/or phlogopite (Krammer & Seifert 2000; Geissler
et al. 2008).

Geological characteristics of sampled localities

Pleistocene  volcanism  associated  with  the  junction  of  the
Cheb—Domažlice Graben and the Ohře Graben/Rift in the
Cheb Basin area, western Bohemia

Pleistocene volcanic activity in western Bohemia is related

to the Cheb Fault that bounds the Cheb Basin to the west and

Fig. 1.  Geological  sketch  map  of  the  Bohemian  Massif  showing  occurrences  of  the  Upper  Cretaceous  and  Cenozoic  melilitic  rocks.
BM – Bohemian Massif, OR – Ohře Rift, Ch—DG – Cheb—Domažlice Graben. Sampling sites: 1 – Komorní hůrka Hill at Františkovy
Lázně, 2 – Železná hůrka Hill and Mýtina near Cheb, 3 – Český Chloumek near Karlovy Vary, 4 – Podhorní vrch Hill near Mariánské
Lázně, 5 – Příšovská homolka Hill near Plzeň, 6 – Vogtland, Germany, 7 – Krkavčí skála Hill near Sebuzín, 8 – Pohoř Hill at Odry,
9 – Osečná Complex, near Liberec, 10 – Jiřetín pod Jedlovou and Stožec Hill, 11 – Zeughausgang near Hinterhersmsdorf, Germany,
12 – Pomological Garden in Görlitz, Germany.

background image

199

UPPER CRETACEOUS TO PLEISTOCENE MELILITIC VOLCANIC ROCKS (BOHEMIAN MASSIF)

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

limits  the  Cheb—Domažlice  Graben  subparallel  to  the
Mariánské Lázně Fault Zone in the east.

Pleistocene melilitic rock series

Komorní  hůrka  (Locality 1  in  Fig. 1)  at  Františkovy

Lázně is a monogenetic Strombolian cinder cone (Hradecký
1994;  Gottsmann  1999)  with  preserved  lava-filled  conduit
and a single lava flow. Both lapilli and lava are composed of
melilitic rocks (Ulrych et al. 2013). K/Ar dating of the lava
yielded  ages  ranging  from  1.02 Ma  (Ulrych  et  al.  2013)  to
0.26 Ma (Šibrava & Havlíček 1980).

Železná hůrka (Locality 2 in Fig. 1) is a cinder cone oc-

curring near Cheb. The Strombolian activity producing strat-
ified  tephra  to  scoria  evolved  into  the  Hawaiian  type  of
eruptions  represented  by  coarse-grained  black  spatter.  The
youngest  sequence  is  formed  by  welded  scoria  (Hradecký
1994;  Schwarzkopf  &  Tobschall  1997).  Melilitic  scoria
yielded a K/Ar age of  ~ 1.0 Ma (Šibrava & Havlíček 1980).

The  Mýtina  (Locality 2  in  Fig. 1)  locality  of  pyroclastic

deposits lies  ~ 0.5 km E of the Železná hůrka volcano. Geis-
sler et al. (2008) speculated that the Mýtina “tuff-tephra” de-
posit  erupted  together  with  the  Železná  hůrka  scoria  cone.
Mrlina et al. (2009) interpreted it as part of an independent
Pleistocene ( ~ 288 ka – Ar/Ar laser dating) maar structure.

Oligocene to Miocene volcanism of the Ohře/Eger Rift, the
Cheb—Domažlice  Graben  including  Vogtland,  Saxony  and
the Labe—Odra Fault Zone

The Ohře Rift/Graben

The only known locality of melilitic rocks in the Ohře Rift

is Krkavčí skála (Locality 7 in Fig. 1) (28.7 Ma – Lustrino
& Wilson 2007) at Sebuzín in the České středohoří Mts. The
~

100 m  long  and  6—8 m  thick  NE—SW-striking  dyke(s)  of

melilite-bearing olivine nephelinite penetrates the Upper Cre-
taceous  sediments  in  a  brecciated  zone  filled  with  nepheline
basanite.

The Cheb—Domažlice Graben shoulder, western Bohemia

Relicts  of  a  volcanic  edifice  of  melilite-bearing  olivine

nephelinite  to  olivine  nephelinite  composition  near  Český
Chloumek  
(Locality 3  in  Fig. 1)  (16.5 Ma  –  Lustrino  &
Wilson  2007)  can  be  associated  with  continuation  of  the
Litoměřice Deep Fault.

Melilite-free  olivine  nephelinite  from  the  Podhorní  vrch

volcano (Locality 4 in Fig. 1) (12.4 Ma – Lustrino & Wilson
2007)  lies  in  the  neighbourhood  of  the  Mariánské  Lázně
Fault.  Here,  the  pegmatoid  segregations  of  ijolite  composi-
tion in the olivine nephelinite parent contain mineral associ-
ation  of  nepheline + diopside + melilite ± olivine,  magnetite,
apatite and sodalite (Ulrych et al. 2000b).

Melilitic  volcanism  related  to  the  Cheb—Domažlice  Gra-

ben  continues  to  Aš  in  the  Cheb  Basin  area  and  further  to
the South Vogtland Trough in Saxony (Abratis et al. 2009,
2013)  where  the  Lower  Miocene  (19.5 Ma)  melilitic  rocks
form dykes, rare plugs and diatremes.

The  Příšovská  homolka  (Locality 5  in  Fig. 1)  (5.9  to

7.2 Ma – Ulrych et al. 2013) explosive volcano near Plzeň
in the southern part of the Cheb—Domažlice Graben shoulder
produced  two  sequences  of  pyroclastic  products.  Younger
dykes  (0.5  to  1 m  thick)  of  basanite  to  olivine  nephelinite
composition  penetrate  the  tuffites.  The  presence  of  altered
melilite  in  the  rock,  discussed  by  Ulrych  et  al.  (2013),  has
not been confirmed yet.

The Labe—Odra Fault Zone

The occurrences of melilitic rocks in Moravia and Silesia

are very rare. The only currently accessible body is the ba-
saltic  dyke  of  Pohoř  Hill  at  Odry  (Locality 8  in  Fig. 1)
(32.3 Ma – Ulrych et al. 2013).

Late  Cretaceous  to  Paleocene  volcanism  of  the  Ploučnice
River region (the Osečná Complex), northern Bohemia

Dykes  of  melilitic  rocks,  including  ultramafic  melilitic

lamprophyres—polzenites,  occur  in  the  Ploučnice  River
region
 in northern Bohemia, e.g. Osečná Complex (Locality 9
in  Fig. 1  –  Ulrych  et  al.  2008),  Jiřetín  pod  Jedlovou  and
near Stožec Hill (Locality 10 in Fig. 1) and Zeughausgang
near Hinterhermsdorf (Locality 11 in Fig.1 – Seifert et al.
2008), and Pomological Garden in Görlitz (Locality 12 in
Fig. 1  –  Seifert  et  al.  2008)  mostly  associated  with  the
Lusatian Fault. These rocks are concentrated in the Osečná
Complex
  (Locality 9  in  Fig. 1)  situated  at  the  intersection
of  the  Lusatian  Fault  with  the  Ohře  Rift  (Ulrych  &  Pivec
1997;  Ulrych  et  al.  2008,  2014).  The  Osečná  Complex  is
formed by a central lopolith-like intrusion (Ulrych & Pivec
1997).  The  central  part  is  composed  of  medium-,  rarely
coarse-grained  to  porphyritic  olivine  melilitite  with  rare
pods  and  dykes  of  melilitic  pegmatoids,  glimmerites  and
ijolites.  The  dykes  of  the  Devil’s Walls  Dyke  swarm  of
porphyritic melilite-bearing olivine nephelinite to olivine me-
lilitite  composition  are  spatially  associated  with  the  Osečná
Complex.

Analytical procedures

Whole-rock  major  element  concentrations  were  deter-

mined  using  the  wet  chemical  method.  Analyses  of  the
USGS  international  rock  standard  BCR-2,  and  duplicate
analyses  of  the  samples,  yield  total  procedure  errors  of
± 10 % (2 

σ). A quadruple-based ICP-MS (Thermo XSeries)

was used for determination of REE and other trace elements
using  the  methods  outlined  in  Strnad  et  al.  (2005).  The  in-
run  precision  of  the  analysed  elements  was  always  better
than  ± 5 %  (2 

σ).  The  accuracy  of  the  analyses  was  moni-

tored by replicate analyses of the USGS international refer-
ence material BCR-2 and was better than  ± 10 % (2 

σ).

Mineral analyses were carried out on a CAMECA SX 100

wavelength-dispersive  electron  probe  microanalyser.  Ana-
lytical  conditions  were  as  follows:  15 kV  accelerating  volt-
age, 10 nA beam current and 2 µm beam diameter. Synthetic
phases and natural minerals were used as standards.

background image

200

SKÁLA, ULRYCH, ACKERMAN, KRMÍČEK, FEDIUK, BALOGH and HEGNER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

The Sr/Nd isotope compositions were determined according

to the procedures outlined in Hegner et al. (1995). The Sr/Nd
isotopic compositions were determined with a Finnigan MAT
261  using  a  dynamic  triple  mass  method  for

  143

Nd/

144

Nd

ratios  measurements  and  dynamic  double  mass  method  for

87

Sr/

86

Sr ratios.

The K/Ar age determinations were carried out using the in-

struments and methods described in Balogh (1985). The accu-
racy  and  reliability  of  the  measurements  were  shown  by  the
results of an interlaboratory calibration project published by
Odin  et  al.  (1982).  The  K/Ar  results  presented  in  this  study
have  been  calibrated  using  standards  LP-6,  HD-B1  and  Asia
1/65, as well as atmospheric argon.

Results

Petrography

Concise petrographic and geological characteristics of the

Upper Cretaceous to Pleistocene melilitic and melilite-bear-
ing  rocks  are  presented  in  Table 1.  The  samples  are  mostly
micro-porphyritic with a fine-grained groundmass and chemi-
cally  homogeneous.  Most  of  them  have  a  common  simple
modal  composition.  A  brief  presentation  of  the  main  rock-
forming minerals in individual rock samples is presented in
Table 1.  The  results  of  the  study  of  the  main  rock-forming
minerals are listed in the following section.

Main rock-forming minerals

Representative  analyses  of  the  minerals  of  the  studied

melilitic  rocks  from  the  Bohemian  Massif  are  presented
in  Supplement 1  (Supplements 1—3  available  online  at
www.geologicacarpathica.com).  Analyses  of  rock-forming
minerals  of  melilitic  rocks  from  the  Ploučnice  River  region
published  by  Ulrych  et  al.  (1986,  1988,  1991,  1994)  and
from Vogtland published by Abratis et al. (2009) were used
for comparison. Mutual spatial relationships of selected fun-
damental minerals as shown in optical micrographs and back-
scattered electron images are presented in Supplement 2.

Olivine  was  observed  prevalently  in  the  form  of  weakly

corroded euhedral to subhedral hopper-like rarely aggregated
phenocrysts  passing  to  rare  grains  of  groundmass  size.  In
scoria and lapilli from the Železná hůrka and Komorní hůrka
cinder cones, olivine occurs as corroded (micro)phenocrysts
with  tiny  glass  inclusions.  Titanian  magnetite  grains  often
concentrate  at  the  contact  between  olivine  phenocrysts  and
groundmass.

Phenocrysts  exhibit  a  normal  type  of  compositional  zon-

ing with subhedral Mg-rich cores and Fe-rich rims. Forsterite
(Fo)  contents  usually  vary  between  82  and  89 mol %.  Be-
sides  typical  magmatic  olivine,  variably  corroded  crystals
with high Fo ( ~ 90; up to 92 mol %) were found in cores of
phenocrysts, rarely as independent xenocrystic grains. Com-
positional  trends  of  olivine  phenocrysts  and  xenocrysts  are
visible  in  the  100 Mg/(Mg + Fe)  vs.  NiO  diagram  (Fig. 2).
Olivine  xenocrysts  show  markedly  elevated  NiO  contents
(up  to  0.55 wt. %),  whereas  phenocrysts  follow  a  fraction-

ation  trend  characterized  by  decreasing  NiO  and  MgO  con-
tents from cores to rims. Low CaO contents (usually below
0.2 wt. %) are characteristic for xenocrysts.

Monticellite occurs as rims of olivine and rarely also oc-

curs as individual grains in ultramafic lamprophyres (polzen-
ites)  and  olivine  melilitolite  of  the  Osečná  Complex.
Additionally,  this  mineral  was  identified  in  the  altered
polzenite from Jedlová railway station.

Clinopyroxene  forms  (i)  subhedral  prismatic  (micro)-

phenocrysts or (ii) subhedral to anhedral grains and columns
forming  the  prevailing  part  of  the  groundmass.  In  rare  cases
clinopyroxene  rims  olivine.  Clinopyroxene  analyses  corre-
spond  mostly  to  aluminian,  ferrian,   ± ferroan,  ± titanian,
± chromian, subsilicic diopside following the nomenclature of
Morimoto (1988); see Fig. 3. Phenocrysts show different com-
binations of concentric and rare sector-zoning (e.g. lava from
Komorní hůrka and scoria from Železná hůrka). The majority
of  crystals  display  normal  compositional  zoning:  Ti,  Al,  and
Fe

3+

contents  and 

[4]

Al  /

[6]

Al  ratios  increase  whereas  Si,  Mg

and Na contents decrease from core to rim. Sodium content in-
creases from centre to rim (Na

2

O from 0.26 to 0.44 wt. %) in

rare  late  magmatic  clinopyroxenes  in  scoria  from  Železná
hůrka  whereas  those  in  lava  from  the  Komorní  hůrka  show
opposite  trends  (from  0.64  to  0.24 wt. %).  The  analysis  of  a
clinopyroxene  phenocryst  from  Krkavčí  skála  provided  an
exceptionally high K

2

O content of 0.23 wt. %.

Rhönite  was  found  in  homogeneous  microphenocrysts

spatially associated with clinopyroxene clusters in the meli-
lite  olivine  nephelinite  of  Krkavčí  skála  and  tuffite  of  Pří-
šovská homolka.

Melilite occurs mostly in the form of lath-shaped 10—400 µm

thick and 0.1—1.3 mm long subhedral to euhedral microphe-
nocrysts in the studied melilitic rocks. Sector zoning is locally
present (e.g. scoria from Železná hůrka). Laths of melilite are
surrounded  by  nepheline  and  rimmed  by  tiny  magnetite  and

Fig. 2.  Olivine  from  melilitic  rocks  of  the  Bohemian  Massif  in
terms of 100 Mg/(Mg + Fe) vs. NiO (wt. %) compared with the Ha-
waiian high-Ni olivine and MORB olivine, along with olivine frac-
tionation  and  ultradepletion  trend  (compiled  by  Prelević  et  al.
2013).  The  peridotite  melting  box  is  from  Herzberg  (2011),  pyro-
xenite melting box from Straub et al. (2008).

background image

201

UPPER CRETACEOUS TO PLEISTOCENE MELILITIC VOLCANIC ROCKS (BOHEMIAN MASSIF)

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

Table 1: 

Geological 

and 

petrographic 

characteristics 

of 

melilitic 

rocks 

from 

the 

Bohemian 

Massif. 

Data sour

ces:

 1 — this study

, 2 — Ulrych et al. (201

1), 3 — Ulrych et al. (2000b), 5 — Ulrych et al. (2008).

background image

202

SKÁLA, ULRYCH, ACKERMAN, KRMÍČEK, FEDIUK, BALOGH and HEGNER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

Fig. 4.  Melilite  from  melilitic  rocks  of  the  Bohemian  Massif  in  the
å

kermanite—ferro-åkermanite—soda-melilite  (mol %)  diagram  (a).

Shaded regions illustrate the composition of melilites from common
volcanic rocks as defined by El Goresy & Yoder (1974). Diagram Na
vs. Mg/(Mg + Fe) (b) shows separation of analytical data into several
groups correlated partly with the age. Symbols as in Fig. 2.

rarely perovskite grains. Their bundles in the groundmass fol-
low the fluidal arrangement in some cases. A peg structure of
melilite  is  emphasized  in  melilitic  rocks  from  the  Osečná
Complex  and  Pohoř  only  in  association  with  the  late-mag-
matic hydrothermal phase (Ulrych et al. 1991).

The studied melilites show a narrow variation in chemical

composition.  Dominant  end-members  of  these  melilites  are
å

kermanite  and  soda-melilite  accounting  for  80 mol %  or

more. The contents of the soda-melilite component are higher
in melilites of the youngest rocks and lower in Upper Creta-
ceous to Paleocene rocks. Other components are less impor-
tant,  yet  ferro-åkermanite  displays  the  highest  contents
among  them  in  general  (Fig. 4a).  Aluminium  content  in  T1
site  is  high,  but  does  not  attain  the  level  substantiating  the
presence of alumo-åkermanite (Fig. 4a). The studied melilites
also  commonly  show  a  zoning  pattern  characterized  by  an
increase of the soda-melilite component and Al content and a
decrease  of  Mg  from  core  to  rim.  The  Na  vs.  Mg/(Mg+Fe)
ratio  (Fig. 4b)  shows  a  separation  of  melilites  into  several
groups, partly correlating with age.

Nepheline,  haüyne  and  sodalite  are  the  dominant  felds-

pathoids of groundmass, yet they rarely also form microphe-
nocrysts.

Nepheline is a common feldspathoid of the melilitic rocks

studied.  It  occurs  as  rare  microphenocrysts  and/or  anhedral
fillings/grains in groundmass rich in Na

2

O. It locally replaces

melilite.  However,  it  is  missing  or  very  rare  in  scoria  from

Fig. 3. Clinopyroxene from melilitic rocks of the Bohemian Massif in the quadrilateral diagram of Morimoto (1988). Symbols as in Fig. 2.

!

background image

203

UPPER CRETACEOUS TO PLEISTOCENE MELILITIC VOLCANIC ROCKS (BOHEMIAN MASSIF)

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

Fig. 5.  Nepheline  from  melilitic  rocks  of  the  Bohemian  Massif  in
the Ne—Ks—Qz diagram (in mol %). The dashed line identifies “Barth
join” defined by Dollase & Thomas (1978). Tie-lines illustrate lim-
its  of  nepheline  solid  solution  at  the  shown  temperatures  and  ap-
proximate  limit  at  1068 °C  and  10 MPa  (modified  after  Hamilton
1961 and Blancher et al. 2010). Symbols as in Fig. 2.

Fig. 6.  Sodalite-group  minerals  including  their  alteration  products
from  melilitic  rocks  of  the  Bohemian  Massif  in  K

2

O—Na

2

O—CaO

diagram. Field for haüyne (H), sodalite (S), nosean (N), and lazurite
(L) after Lessing & Grout (1971). Symbols as in Fig. 2.

the  Komorní  and  Železná  hůrka.  End-members  in  the  Ne—
Ks—An—Qz  tetrahedron  were  recalculated  adopting  a  proce-
dure  described  in  Blancher  et  al.  (2010).  The  studied
nephelines  are  chemically  quite  variable;  the  content  of
nepheline  end-member  varies  between 65  and  83 mol %,  the
content of kalsilite component between 9 and 29 mol %, silica
end-member between 0.5 and 9 mol %, and anorthite compo-
nent was found to be between 0 and 11.5 mol %. The highest
chemical  variability  was  recorded  for  Upper  Cretaceous—
Paleocene rocks; Pleistocene volcanic rocks display the low-
est variability (Fig. 5). Projection onto the Ne—Ks—Qz plane
shown  in  Fig. 5  demonstrates  that  nephelines  are  mostly
Ne-depleted with a considerable number of data plotting away
from the “Barth join” representing natural nephelines (Dollase
&  Thomas  1978).  The  temperatures  of  nepheline  crystalliza-
tion  concentrated  mostly  between  500  and  700 °C  were  esti-
mated from the isotherms defined in Hamilton (1961).

Analyses  of  sodalite  group  minerals  are  shown  in  a  dia-

gram  after  Lessing  &  Grout  (1971)  in  Fig. 6.  In  microphe-
nocrysts, haüyne forms the centres being rimmed by sodalite
on  margins.  The  intermediate  members  chemically  close  to
noseane  are  present  in  the  olivine  melilitolites  and  micro-
melilitolites of the Osečná Complex (Ulrych et al. 1991) and

melilitic pegmatoids of the Podhorní vrch volcano (Ulrych et
al.  2000b).  Corroded  and  chemically  heavily  altered  haüyne
microphenocrysts  are  dispersed  as  a  minor  phase  in  ground-
mass of scoria and lapilli from the Železná hůrka and Komorní
hůrka volcanoes; haüyne is missing in the lava from the latter
locality. Haüyne has been also described as microphenocrysts
from melilitic rocks from Vogtland by Abratis et al. (2009).

Following the classification diagram of Tischendorf et al.

(2007),  the  studied  micas  belong  to  the  phlogopite—annite
series  (Fig. 7).  They  occur  rarely  as  irregular  fragments  of
lamellae  in  melilite-bearing  olivine  nephelinites.  Abratis  et
al.  (2009)  reported  subhedral  microphenocrysts  of  phlogo-
pite  from  similar  melilitic  rocks  from  Vogtland.  Phlogopite
was also found as uneven fragments in the porous upper part
of the Komorní hůrka lava flow, concentrated along the rims
of olivine microphenocrysts. These phlogopites are generally
high in Mg (average Mg# = 0.78), Al ( ~ 1.7—3 apfu with av-
erage  ~ 2.6)  and  low  in  Si  ( ~ 4.5—5.8 apfu  with  average
~

5.3; see Fig. 8, Supplement 1).

Phlogopite is present in substantial amounts in the ground-

mass  of  olivine  melilitolites  and  polzenites  of  the  Osečná
Complex. At this locality, phlogopite occurs in at least two
generations, which differ in composition (Pivec et al. 1998).
Early  phlogopite  is  characterized  by  high  Mg#  values  (Mg/
Mg + Fe;  ~ 0.9) and low Ba and Ti contents. It is partly replaced
by  newly  formed  phlogopite,  which  has  a  lower  Mg#  value
(0.81—0.87) and high Ba and Ti contents. High BaO concen-
tration (up to 16 wt. %) consistent with almost 50 mol % con-
tent  of  kinoshitalite  end-member  was  observed  mostly  at  the
margins of phlogopite flakes from the Komorní hůrka lava.

Fig. 7. Classification diagram of Tischendorf et al. (2007) for micas
from melilitic rocks of the Bohemian Massif. Symbols as in Fig. 2.

background image

204

SKÁLA, ULRYCH, ACKERMAN, KRMÍČEK, FEDIUK, BALOGH and HEGNER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

Garnet  occurs  exclusively  in  olivine  melilitolites,  their

pegmatoids  and  glimmerites  of  the  Osečná  Complex  as  a
typical late-magmatic phase (Ulrych et al. 1994). Zirconium
rich  melanite  cores  are  rimmed  by  oscillating  zones  of
(F,OH)-bearing  Ti-poor  andradite,  (F,OH)-bearing  titanian
andradite and Ti-rich andradite.

The spinel-group minerals of the melilitic rocks are repre-

sented by the spinel series, consisting of only slightly resorbed
Cr—Al-spinel  cores  overgrown  by  Mg—Al-titanian  magnetite
(cf. Dunworth & Wilson 1998; Abratis et al. 2009), see Fig. 9.
Titanian  magnetite  of  several  generations  occurs  mostly  as
tiny  isometric  euhedral,  subhedral  and  more  rarely  anhedral
grains often concentrated at the contact of olivine phenocrysts
and groundmass. Cr—Al-spinel occurs as euhedral to subhedral
microphenocrysts forming numerous inclusions in the olivine
phenocrysts.  Abratis  et  al.  (2009)  reported  a  similar  spinel-
group  minerals  association  from  melilitic  rocks  from  Vogt-
land, and Seifert et al. (2008) from Görlitz and Zeughausgang.
Spinel grains from olivine melilitolite, polzenite and melilite-
bearing olivine nephelinite of the Osečná Complex show two
distinct  zones;  an  (Mg,Fe)—Al-chromite  core  and  an  Al—Ti-
magnetite  margin.  Spinels  of  the  olivine  micro-melilitolites
display three zones with a transitional “pleonaste” intermedi-
ate zone between core and margin (Ulrych et al. 1986).

Perovskite occurs very rarely (e.g. Pohoř) in the melilite-

bearing  olivine  nephelinites  and  olivine  melilitites,  or  is

Fig. 8. Chemical composition of studied micas showing their compositional variability. Symbols as in Fig. 2.

completely  missing.  Numerous  subhedral  to  euhedral  per-
ovskite crystals occur only as microphenocrysts (3—5 vol. %)
in rare olivine melilitite from Vogtland (Abratis et al. 2009).
Abundant  perovskite  (1—5 vol. %)  with  normal  zoning  is
present in all melilitic rocks of the Osečná Complex (Ulrych
et al. 1988). The most abundant late-magmatic perovskite is
characterized by high Nb

2

O

5

 (up to 1.2 wt. %) and REE (up

to 1.3 wt. %) contents in olivine melilitolite pegmatoids. The
postmagmatic light-coloured perovskite overgrowths and in-
completely rims titanian magnetites. It is very low in incom-
patible elements, e.g. Nb

2

O

5

 content is about 0.05 wt. %.

 Geochemical characteristics

Whole-rock geochemistry

Major  and  trace  element  analyses  of  the  melilitic  rocks

from  the  Bohemian  Massif  are  given  in  Supplement 3.  The
low SiO

2

  and  Al

2

O

3

,  medium  alkali  (Na

2

K

2

O)  and  high

CaO and MgO contents correspond to common geochemical
characteristics for melilitic rocks (e.g. Brey 1978; Dawson et
al. 1985; Dunworth & Wilson 1998; Keller et al. 2006; Mel-
luso  et  al.  2011).  The  lowest  SiO

2

  contents  were  found  in

majority  of  rocks  from  the  Osečná  Complex  (down  to
29.9 wt. %)  whereas  the  highest  SiO

2

  concentrations  were

background image

205

UPPER CRETACEOUS TO PLEISTOCENE MELILITIC VOLCANIC ROCKS (BOHEMIAN MASSIF)

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

Fig. 9. Spinel-group minerals from melilitic rocks of the Bohemian Massif displayed in plots after Barnes & Roeder (2001) compared to
the most common terrestrial spinel compositions. Symbols as in Fig. 2.

met  in  the  Železná  hůrka  scoria  (up  to  41.6 wt. %).  On  the
contrary,  CaO  contents  are  highest  in  rocks  of  the  Osečná
Complex (up to  ~ 24.7 wt. %), while the lowest values occur
in the scoria of the Železná hůrka ( ~ 12.3 wt. %). In the TAS
(total  alkali—silica)  diagram  of  Le  Maitre  (2005)  (Fig. 10),
the studied melilitic rocks plot to the lower part of the foidite
field  except  for  the  melilite-bearing  pegmatite  in  olivine
nephelinite from Podhorní vrch, which is very rich in alkalies
(Na

2

O + K

2

O ~ 9.2 wt. %  with  Na

2

O/K

2

O ~ 3.2).  The  melilitic

rocks are ultramafic, larnite-normative and contain the primary

olivine+nepheline+melilite/clinopyroxene+spinel±carbonate
mineral association. High Mg# ( Mg# = [100

×Mg/(Mg+Fe

2+

)],

for Fe

3+

/Fe = 0.15) ranges between  ~ 58 to  ~ 79. The samples

are characterized by wide variations in the contents of com-
patible  elements  like  Cr (44—969 ppm),  Ni (57—370 ppm),
Co (20—63 ppm)  and  Sc (10—68 ppm),  see  Supplement 3.
Nevertheless, minor geochemical differences exist among the
individual  groups  of  the  melilitic  rocks  of  different  age.  The
Pleistocene and Eocene to Miocene volcanic rocks are charac-
terized  by  relatively  low  Mg#  values  ( 74)  and  compatible

background image

206

SKÁLA, ULRYCH, ACKERMAN, KRMÍČEK, FEDIUK, BALOGH and HEGNER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

element  concentrations  whereas  the  Upper  Cretaceous  to
Paleocene rocks have the composition of primitive ultramafic
rocks with a wide scatter, mostly high values of Mg# (up to
~

79)  and  compatible  element  contents  (Supplement 3).  The

melilite-bearing olivine nephelinites to olivine melilitites of
the  Devil’s  Walls  dykes  associated  with  the  Osečná  Com-
plex are characterized by particularly high Cr, Ni, Co and Sc
contents  compared  to  olivine  melilitolites  and  ultramafic
lamprophyres—polzenites  of  the  Osečná  Complex.  Olivine-
bearing melilitite (polzenite?) of the Pomological Garden in
Görlitz has a similar geochemical signature (Mg# 78) to the
rocks from the Osečná Complex while that from Zeughaus-
gang is relatively more differentiated (Mg# 75) and enriched
in  incompatible  trace  elements  (Seifert  et  al.  2008).  In  the
major element variation diagram (Fig. 11), the studied rocks
exhibit a wide scatter in the MgO vs. SiO

2

 and MgO vs. CaO

plots,  yet  a  weak  negative  correlation  exists  between  MgO
and Al

2

O

3

. Furthermore, a prominent positive correlation ex-

ists  between  MgO  and  Cr,  pointing  to  a  similar  compatible
behaviour of these elements.

Fig. 10. TAS (total alkali—silica

 

diagram – Le Maitre 2005) for the

melilitic rocks of the Bohemian Massif. Symbols as in Fig. 2.

Fig. 11. MgO vs. SiO

2

, Al

2

O

3

, CaO (all in wt. %) and Cr (ppm) variations for the melilitic rocks from the Bohemian Massif. Symbols as in

Fig. 2.

background image

207

UPPER CRETACEOUS TO PLEISTOCENE MELILITIC VOLCANIC ROCKS (BOHEMIAN MASSIF)

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

Fig. 12. Primitive mantle-normalized rare earth element (REE) and incompatible element diagrams for the melilitic rocks of three volcanic
periods in which they occur in the Bohemian Massif. Normalizing values after McDonough & Sun (1995). Shaded field represents the com-
positional range of all rock types.

background image

208

SKÁLA, ULRYCH, ACKERMAN, KRMÍČEK, FEDIUK, BALOGH and HEGNER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

Primitive  mantle-normalized  incompati-

ble  trace  element  plots  for  the  melilitic
rocks of the Bohemian Massif are given in
Fig. 12.  The  rare  earth  element  (REE)  pat-
terns  are  similar  for  all  rocks  without  any
significant variations between those of dif-
ferent  age,  but  La

N

/Yb

ratios  are  highly

variable between 25 and 71 with the highest
values  found  in  the  ultramafic  xenoliths
near Jiřetín pod Jedlovou. The highest con-
centrations of light REE (LREE) are associ-
ated  with  late-stage  processes  resulting  in
the formation of pegmatoids of the Osečná
Complex, Podhorní vrch Hill and xenoliths
from Stožec Hill near Jiřetín pod Jedlovou.
While all melilitic rocks show distinct neg-
ative  K  anomalies,  extended  trace  element
patterns  reveal  some  important  differences
between rocks of different age. The Eocene
to  Miocene  volcanic  rocks  have  trace  ele-
ment  patterns  similar  to  the  Pleistocene
rocks,  however,  they  display  much  higher
variation  in  concentrations  and  more  pro-
nounced negative Zr anomalies. On the other
hand,  the  Upper  Cretaceous  to  Paleocene
rocks exhibit very high Ba, Nb and Sr con-
tents producing significant positive anoma-
lies in the trace element patterns (Fig. 12).

Sr/Nd isotopic compositions

The Sr/Nd isotopic ratios of the melilitic

rocks from the Bohemian Massif (Table 2)
are  similar  to  those  reported  for  melilitic
rocks  throughout  the  CEVP  (e.g.  Massif
Central, Vosges, Urach, Hegau – Alibert
et al. 1983; Hegner et al. 1995; Lustrino &
Wilson 2007; see Fig. 13).

The Sr/Nd isotopic ratios of most melil-

itic  rocks  of  the  Pleistocene  and  the
Eocene  to  Miocene  periods  show  high
(

143

Nd/

144

Nd)

t

= 0.51280—0.51287  and  low

(

87

Sr/

86

Sr)

t

= 0.7034—0.7038  ratios.  How-

ever,  the  volcanic  bomb  (MR-1)  from  the
Pleistocene  maar  locality  of  Mýtina
(Ulrych et al. 2013) yielded high 

87

Sr/

86

Sr

of  ~ 0.7041. On the contrary, the Late Cre-
taceous  to  Paleocene  melilite-bearing
rocks  (Osečná  Complex)  display  a  broad
scatter  of  Sr/Nd  isotopic  ratios  with
(

143

Nd/

144

Nd)

between  0.51272—0.51282

and (

87

Sr/

86

Sr)

t

 of 0.7033—0.7049. The me-

lilite-bearing  rocks  of  the  Devil’s  Walls
dykes  with  low 

87

Sr/

86

Sr  (0.7033—0.7034)

and transitional 

143

Nd/

144

Nd (0.51283) plot

between the Upper Cretaceous to Paleocene
rocks  (Osečná  Complex)  and  younger
Pleistocene  and  Eocene  to  Miocene  rocks;
see Fig. 13.

Table 2: 

Representative Sr/Nd isotopic data for the 

melilitic rocks from the Bohemian Massif.

Abbreviations:

 HOM 

– 

haüyne 

olivine 

melilitite, 

NOM 

– 

nepheline 

olivine 

melilitite, 

MON 

– 

melilite 

olivine 

nephelinite, 

ON 

– 

olivine 

nephelin

ite, 

OME 

– 

olivine 

melilitolite,

UML 

– 

ultramafic 

lamprophyre, 

POL 

– 

 clinopyroxene-free 

lamprophyre-polzenite, 

CPOL 

– 

clinopyroxene 

 lamprophyre-alnöite 

(“polz

enite”).

Data sources:

 1 

– 

this 

study, 

– 

Ulrych 

et 

al. 

(2013), 

– 

Ulrych 

et 

al. 

(2008).

Explanations:

 * 

Error 

(2SE) 

refers 

to 

the 

last 

digits 

of 

ratio. 

+

εNd 

calculated 

with 

the 

parameter 

of 

Bouvier 

et 

al. 

2008. 

The 

143

Nd/

144

Nd 

ratios 

were 

normalized 

to 

146

Nd/

144

Nd

=

0.7219 

and

147

Sm/

152

S

m

=

0.56081. 

The 

143

Nd/

144

Nd 

ratio 

of 

the 

in-house 

Ames 

Nd 

standard 

solution 

was 

0.51214

2

±

12 

(n

=

35), 

corresponding 

to 

0.511854 

in 

the 

La 

Jolla 

Nd 

referen

ce 

standard 

material.

The 

εNd(t) 

values 

were 

calculated 

with 

the 

parameters 

of 

Jacobsen 

Wasserburg 

(1980). 

Present-day 

ratios 

for 

the 

chondrite 

uniform 

reservoir 

(CHUR) 

were: 

147

Sm/

144

Nd

=

0.1967,

143

Nd/

144

Nd

=

0.512638 

(Jacobsen 

Wasserburg 

1980; 

143

Nd/

144

Nd 

re-normalized 

to 

146

Nd/

144

Nd

=

0.7219). 

87

Sr/

86

Sr 

ratios 

were 

determined 

with 

dynamic 

double 

mass 

method, 

monitoring

85

Rb, 

and 

normalized 

to 

86

Sr/

88

Sr

=

0.1194. 

The 

NIST 

987 

reference 

material 

yielded 

87

Sr/

86

Sr

=

0.710230

±

11 

(n

=

22).

background image

209

UPPER CRETACEOUS TO PLEISTOCENE MELILITIC VOLCANIC ROCKS (BOHEMIAN MASSIF)

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

K/Ar geochronology

K/Ar ages, both new and previously presented (Ulrych et

al. 2008, 2014), show that the melilitic rocks of the Bohemian
Massif formed during the broad period from the beginning in
the  Late  Cretaceous  and  continuing  to  the  Pleistocene  (Ta-

ble 3). The melilite-bearing olivine nephelinite (26.9 ± 1.1 Ma)
from  Krkavčí  skála  at  Sebuzín  in  the  České  středohoří  Mts
and  olivine  nephelinites  from  Podhorní  vrch  at  Mariánské
Lázně (18.3 ± 1.2 Ma – flow and 17.0 ± 0.8 Ma went) are the
only newly dated rock samples of the Eocene to Miocene pe-
riod. The olivine basanite intrusion from the Krkavčí skála is
substantially  younger  (17.1 ± 1.0 Ma).  The  first  K/Ar  data
from ultramafic lamprophyre (polzenite) from a quarry near
the  Jedlová  railway  station  (68.8 ± 3.3 Ma)  and  a  similar
ultramafic  xenolith  in  the  pipe  breccia  from  Stožec  Hill
(60.5 ± 3.3 Ma) in the Lusatian Fault area confirm their affin-
ity to the pre-rift melilitic magmatism.

Discussion

Melilitic rock setting and age considerations

The melilitic volcanic rocks were formed in the Bohemian

Massif over a wide time period of about 80 Ma. The formation
of  these  rocks  culminated  during  the  initial  pre-rifting  Late
Cretaceous to Paleocene period and in the late-rifting Pleis-
tocene volcanic episode of the Cenozoic volcanism (Ulrych
et al. 2011). The occurrence of melilitic rocks among volca-
nic rocks of the most widespread Eocene to Miocene syn-rift
period is marginal. The volcanism of both periods when me-
lilitic  rocks  predominantly  formed  is  associated  with  junc-
tions of the graben structures.

The  setting  of  the  Upper  Cretaceous—Paleocene  melilitic

rocks of the Ploučnice River region represented exclusively
by  dykes  and  solitary  lopolith  (sill)  are  concentrated  in  the
Osečná Complex associated with the intersection of the Ohře
Rift and the regional Lužice Fault. The volcanism of this pe-
riod predates the activation of the Ohře Rift and occurred in
the rift external blocks of the graben, which formed later dur-

Fig. 13.  Measured 

87

Sr/

86

Sr  and 

143

Nd/

144

Nd  isotopic  ratios  of  the

melilitic  rocks  from  the  Bohemian  Massif  compared  to  data  pub-
lished by Lustrino & Wilson (2007), Haase & Renno (2008), Ulrych
et al. (2008, 2013, 2014). Note the very large variation and in some
cases very high 

87

Sr/

86

Sr indicating melting of enriched mantle sour-

ces. Fields for melilite-bearing rocks from Urach and Hegau (Alibert
et al. 1983; Hegner et al. 1995; Lustrino & Wilson 2007) and Voges
and Massif Central (Alibert et al. 1983) are plotted for comparison.
DMM  –  Depleted  MORB  Mantle,  EM  I  –  Enriched  Mantle
type I, EM II – Enriched Mantle type II (from Lustrino & Wilson
2007). Symbols as in Fig. 2.

Table 3: Representative K/Ar isotopic age data for the melilitic rocks from the Bohemian Massif. Abbreviations: NOM – nepheline olivine
melilitite, ON – olivine nephelinite, OB – olivine basalt, MON – melilite olivine nephelinite, OME – olivine melilitolite, UML – ul-
tramafic  lamprophyre,  POL  –  clinopyroxene-free  lamprophyre—polzenite,  CPOL  –  clinopyroxene  lamprophyre—alnöite  (“polzenite”).
Data sources: 1 – this study, 2 – Ulrych et al. (2013), 5 – Ulrych et al. (2008), 6 – Ulrych et al. (2014).

Data 

sources 

Sample Locality 

Rock type 

K (wt. %) 

40

Ar (rad) 

cc STP/g 

40

Ar (rad) 

(%) 

Age ± 1σ (Ma) 

Early to Late Pleistocene 

Ul-Pr-2 

Komorní hůrka Hill 

NOM 

1.854 

0.073×10

–6

 

20.8 

  1.01 ± 0.1 

Mid Eocene to Late Miocene 

WB-22a 

Podhorní vrch Hill 

ON — feeding channel 

0.722 

4.778×10

–7

 

45.2 

17.0 ± 0.8 

WB-22b 

Podhorní vrch Hill 

ON — flow 

1.180 

8.405×10

–7

 

23.7 

18.3 ± 1.2 

10.1. 

Příšovská homolka 

MON?–ON — tuff 

0.671 

0.154×10

–6

 

33.3 

  5.89 ± 0.30 

10.2. 

Příšovská homolka 

MON?–ON 

0.333 

0.094×10

–6

 

13.2 

  7.23 ± 0.77 

3/13 

Krkavčí skála Hill 

MON–ON 

1.340 

1.413×10

–6

 

56.8 

26.9 ± 1.1 

4/13 

Krkavčí skála Hill 

OB 

0.896 

5.975×10

–7

 

26.2 

17.1 ± 1.0 

13.1. 

Pohoř Hill at Odry 

MON 

0.775 

0.981×10

–6

 

51.1 

32.3 ± 1.4 

Late Cretaceous to Paleocene 

POL-119 

Osečná, borehole 

OME 

1.829 

4.691×10

–6

 

56.7 

64.8 ± 2.6 

POL-57 

Děvín Hill at Hamr 

UML–POL Vesecite type 

0.971 

3.067×10

–6

 

47.7 

79.5 ± 3.5 

P-2 

Modlibohov 

UML–POL Modlibovite type 

1.318 

3.636×10

–6

 

40.9 

69.5 ± 3.0 

P-10 

Luhov 

UML–CPOL Luhite type 

1.102 

2.672×10

–6

 

43.9 

61.3 ± 2.6 

POL-28 

Great Devil’s Dyke 

MON 

1.241 

3.053×10

–6

 

66.9 

62.2 ± 2.4 

P-4 

Mazova horka Hill 

MON 

1.142 

1.142×10

–6

 

60.7 

61.9 ± 2.4 

POL-181 

Jiřetín pod Jedlovou 

UML–POL 

1.174 

3.200×10

–6

 

37.1 

68.8 ± 3.3 

POL-182 

Stožec Hill 

UML–POL 

0.745 

1.783×10

–6

 

30.6 

60.5 ± 3.3 

background image

210

SKÁLA, ULRYCH, ACKERMAN, KRMÍČEK, FEDIUK, BALOGH and HEGNER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

ing the evolution of the rift system. A magmatic event related
to the initial pre-rift period of Cenozoic rifting of the Bohe-
mian  Massif  proceeded  in  the  range  of  80—59 Ma  in  the
Ploučnice River region. On the basis of whole-rock K/Ar de-
terminations,  a  number  of  authors  (e.g.  Lippolt 1983;  Pivec
et  al.  1998;  Ulrych  et  al.  2008,  2011,  2013)  suggested  that
the  intraplate  volcanic  cycle  associated  with  the  Alpine
Orogeny already started in the Late Cretaceous.

The most voluminous syn-rift alkaline volcanism is asso-

ciated with the main stage of the rifting and concentrates in
the  Ohře  Graben.  Individual  melilitic  dykes  are  only  rarely
present  in  the  Ohře  Rift,  within  the  eastern  shoulder  of  the
Cheb—Domažlice  Graben  and  its  continuation  in  Vogtland
and the Labe—Odra Fault Zone.

Cinder cones with melilitic scoria and lava products associ-

ated with the Early to Late Pleistocene final volcanic episode
(1.0—0.26 Ma) occur in the Cheb Basin area where the thick-
ness  of  the  seismic  lithosphere  is  reduced  to  ca.  80—90 km
(Babuška & Plomerová 2010).

Prominent  association  of  melilitic  magmas  with  regional

faults and block tectonics of the Bohemian Massif suggests
reactivation of deep lithospheric fracture zones. Such old  in-
homogeneities  may  have  facilitate  the  regional  stress  in  in-
traplate  settings  and  thus  contribute  to  generation  of
magmatic  processes  –  asthenospheric  upwelling,  ascent  of
magma  and  migration  of  late-  and  postmagmatic  fluids
(Adamovič & Coubal 1999). The space- and time-dispersed
melilitic  magmas  of  the  Bohemian  Massif  (Table 4)  were
probably  generated  in  specific  conditions  of  adiabatic  de-
compression melting of the mantle associated with astheno-
spheric  upwelling,  which  might  have  been  triggered  by
lithospheric extension (Wilson et al. 1995)

Melilitic magma generation and its sources

Melilitic magma is a typical small volume volcanic prod-

uct characterized by its peculiar chemical composition (Dun-
worth  &  Wilson  1998).  The  geochemical  signatures  of  the
Late  Cretaceous  to  Pleistocene  melilitic  rocks  of  the  Bohe-
mian  Massif  resemble  those  from  continental  intraplate  set-
tings of ECRIS in Western Europe (Alibert et al. 1983; Wilson
et  al.  1995;  Dunworth  &  Wilson  1998;  Lustrino  &  Wilson
2007). These rocks are commonly interpreted as near-primary
melts  originating  by  low  degree  melting  of  heterogeneous
mantle  sources,  including  both  lithospheric  and  astheno-
spheric mantle components (Lustrino & Wilson 2007).

The chemical composition of the melilitic rocks of the Bo-

hemian Massif fully corresponds to common features of me-
lilitic  melts  characterized  by  low  SiO

2

,  Al

2

O

3

,  Na

2

K

2

O

contents accompanied by high CaO, MgO, and CO

contents

as well as high (Ca + Na + K)/Al ratio (Wilson et al. 1995; Di
Battistini  et  al.  2001;  Keshav  &  Gudfinnsson  2004;  Ulrych
et al. 2008). High Mg# and broad variations in the contents
of compatible elements were interpreted by Frey et al. (1978)
to reflect primitive, near-primary upper mantle melts which
typically  underwent  only  limited  low-pressure  fractional
crystallization.

Regardless of their age and place of occurrence in the Bohe-

mian Massif, the melilitic rocks are enriched in both compati-

ble  and  incompatible  elements,  which  is  a  characteristic  fea-
ture of melilitic rocks worldwide (Dunworth & Wilson 1998).
The  highest  La

N

/Yb

N

  ratios  ( ~ 70)  of  xenoliths  from  Stožec

Hill near Jiřetín pod Jedlovou are comparable with those of
ijolite  xenoliths  ( ~ 55—65)  from  the  Loučná—Oberwiesenthal
Volcanic  Centre  associated  with  the  Ohře  Rift  (Ulrych  et  al.
2005).  The  steep  slope  of  the  REE  patterns  and  the  high
La

N

/Yb

N

  ratios  ( ~ 30—70)  of  the  melilitic  rocks,  which  are

similar to those of OIB, indicate the presence of residual gar-
net  in  the  source  (Wilson  et  al.  1995;  Dunworth  &  Wilson
1998;  Lustrino  &  Wilson  2007).  The  enrichment  in  Nb  rela-
tive to La and Th and an enrichment in La relative to Ce sug-
gests  that  these  rocks  cannot  be  readily  generated  from  a
primitive  mantle  source  but  require  a  metasomatized  source,
enriched  in  strongly  incompatible  trace  elements  (Hofmann
1986).  The  distinct  negative  K,  Rb  and  P  anomalies  on  the
primitive  mantle-normalized  incompatible  element  diagrams
of the melilitic rocks have usually been interpreted as imply-
ing the presence of residual phlogopite and apatite within the
mantle source (Wilson et al. 1995; Dunworth & Wilson 1998).
Nevertheless, the interpretation of Dunworth & Wilson (1998)
suggested that the relative K depletion in these rocks is in part
due to the presence of carbonate in the mantle source, which
enhances the stability of phlogopite (Rogers et al. 1992). This
interpretation of the source of melilitic rocks seems to be real-
istic also in the Bohemian Massif.

Carbonate  mantle  metasomatism  preferentially  enriches

LREE  relative  to  Hf  (e.g.  Yaxley  et  al.  1991;  Rudnick  et  al.
1993). The lower Hf/Sm ratio in the melilitic rocks ( ~ 0.3—0.6)
compared to the primitive mantle ( ~ 0.70 – McDonough &
Sun 1995) may thus suggest that the source of melilitic volca-
nic rocks can be modified by carbonate-rich melts. The varia-
tions  of  initial  Sr  isotopic  ratios  (

87

Sr/

86

Sr = 0.7033—0.7049)

found in the Osečná Complex can also be interpreted as the
result  of  the  late-magmatic  to  postmagmatic  hydrothermal
alteration  (Ulrych  et  al.  2008).  The 

87

Sr/

86

Sr  ratio  ~ 0.7041

determined for the volcanic bomb from the Pleistocene maar
locality of Mýtina may reflect contamination of the primary
magmas by Variscan phyllites.

The  Sr/Nd  isotopic  ratios  of  most  melilitic  rocks  of  the

Pleistocene  and  the  Eocene  to  Miocene  periods  suggest
primitive mantle sources. The high positive initial 

ε

Nd

 values

(3.2—5.1)  of  the  melilitic  rocks  of  the  Bohemian  Massif  are
interpreted  as  indications  of  the  melting  of  depleted  and
moderately heterogeneous mantle sources precluding signifi-
cant crust contamination.

The  primitive  nature  of  the  chemical  composition  of  the

melilitite  rock  can  be  used  to  constrain  the  compositional
characteristics  of  the  mantle  sources  (e.g.  Dawson  et  al.
1985; Dunworth & Wilson 1998; Keller et al. 2006; Lustrino
& Wilson 2007; Melluso et al. 2011). The melilitic magma is
generally believed to be formed by partial melting of a car-
bonated mantle peridotite/clinopyroxenite at the base of the
lithosphere  (the  thermal  boundary  layer  of  Wilson  et  al.
1995; Dunworth & Wilson 1998). Similarly Brey (1978) and
Keshav  &  Gudfinnsson  (2004)  concluded  that  melilitites
and  nephelinites  are  partial  melts  of  carbonated  lherzolites
at  3 GPa  (or  higher).  In  the  experiments  of  Gudfinnsson  &
Presnall  (2005),  the  melilitite  melts  resembling  natural  me-

background image

211

UPPER CRETACEOUS TO PLEISTOCENE MELILITIC VOLCANIC ROCKS (BOHEMIAN MASSIF)

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

Abbreviations:

 HOM 

– 

haüyne 

olivine 

melilitite, 

NOM 

– 

nepheline 

olivine 

melilitite, 

MON 

– 

melilite 

olivine 

nephelinite, 

ON 

– 

olivine 

nephelin

ite, 

OME 

– 

olivine 

melilitolite,

UML 

– 

ultramafic 

lamprophyres, 

POL 

– 

clinopyroxene—free 

lamprophyre—polzenite.

 

Mg# 

100 

Mg/Mg 

Fe

2+

for 

Fe

3+

/Fe 

0.15.

Data sources:

 1 – this study, 2 – Ulrych 

et al. (2013), 3 –  Ulrych et 

al. (2000b), 4 – Abratis et 

al. (2009), 5 – Ulrych 

et al. (2008), 6 –

 Ulrych et al. (2014), 7 

– Seifert et al. (2008).

Notes:

 

a

 – data for scoria, 

b

 – data for lapilli, 

c

 – data for olivine nephelinite, 

d

 – data for melilite olivine nephelinite.

Table 4: 

Comparison 

of 

geological, 

petrographic 

and 

geochemical 

characteristics 

of 

melilitic 

rocks 

of 

the 

Bohemian 

Massif.

background image

212

SKÁLA, ULRYCH, ACKERMAN, KRMÍČEK, FEDIUK, BALOGH and HEGNER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

lilitite whole-rock compositions were produced only at pres-
sures  < 4 GPa;  at  higher  pressures  and  temperatures  they
grade into kimberlitic melts. Modelling of the melting of the
garnet  lherzolite  phase  assemblage  containing  0.15 wt. %
CO

2

 indicates that melilitites are produced by  < 1 % melting.

In  a  discrimination  diagram  of  MgO/CaO  vs.  SiO

2

/Al

2

O

3

  of

Gudfinnsson & Presnall (2005) our analytical data plot mostly
to or close to a field for melilites near the 3 GPa isobar, yet
some are located outside the field at considerably lower pres-
sures. Falloon & Green (1990) estimated the formation of the
olivine  melilitite  magma  in  equilibrium  with  garnet—phlo-
gopite lherzolite within the dolomite stability field as 1020 °C
at pressures  > 2.5 GPa. The parental magma of the region with
prominent occurrence of melilitic rocks, the Osečná Complex,
was probably derived from a heterogeneous veined(?) meta-
somatically enriched carbonate- and phlogopite-bearing gar-
net  lherzolite  (Ulrych  et  al.  2008).  The  geochemical  and
isotopic similarity of melilitic rocks occurring from the Late
Cretaceous  to  the  Pleistocene  in  the  Bohemian  Massif  sug-
gests that their magma originates from compositionally very
similar mantle sources.

The 

143

Nd/

144

Nd  and 

87

Sr/

86

Sr  ratios  of  the  melilitic  rocks

are  similar  to  common  mafic  volcanic  rocks  from  the  Ohře
Rift. In contrast, the volcanic rocks in the Lusatian Fault area
represented by the Osečná Complex display more radiogenic

87

Sr/

86

Sr  isotopic  composition  at  given  similar 

143

Nd/

144

Nd,

which  can  be  explained  by  mantle  sources  with  decoupled
Sr/Nd isotopic compositions (e.g. due to selective modification
by radiogenic 

87

Sr/

86

Sr hydrous and/or carbonate-rich fluid).

Crystallization history of melilitic rocks

The  ultramafic  melilitic  volcanic  rocks  of  the  Bohemian

Massif are characterized by the early-magmatic mineral asso-
ciation  of  olivine + melilite + Cr—Al-spinels ± clinopyroxene,
which  became  unstable  under  later  hydrothermal  conditions.
Products  of  the  following  main-magmatic  crystallization  are
represented by alkali-rich phases such as nepheline + sodalite—
haüyne and concentrate mostly in the groundmass. The residu-
al fluids of the late-magmatic hydrothermal stage are enriched
in large ion lithophile elements (LILE), high field strength ele-
ments (HFSE) and volatile elements. The number of rare min-
erals such as Ba-rich phlogopite, Zr-bearing (F,OH)-andradite,
perovskite, calzirtite and bartonite crystallized in these stages
(Ulrych et al. 1991).

Olivine  with  Fo  contents  of  ~ 90 mol %,  which  we  ob-

served as corroded xenocrysts, is typical for mantle xenoliths
from the Bohemian Massif (e.g. Konečný et al. 2006; Acker-
man et al. 2007, 2013, 2014; Špaček et al. 2013). The Mg-rich
olivine  may  therefore  represent  xenocrystic  cores  being
overgrown by Mg-poorer olivine crystallizing from the melt.

The  studied  olivines  exhibit  the  normal  type  of  composi-

tional  zoning,  which  differs  from  the  predominant  reverse
zoning recorded from melilitic rocks of the SW German Ter-
tiary Volcanic Province (Dunworth & Wilson 1998). A char-
acteristic  feature  observed  both  in  crystallization  cores  of
olivine phenocrysts and cores corresponding to relicts of xe-
nocrysts is increased NiO concentration positively correlated
with forsterite component content. High Ni contents in oliv-

ine  can  be  explained  by  partial  melting  of  pyroxenite-rich
mantle domains (Sobolev et al. 2005).

Monticellite

 rims around olivine phenocrysts restricted to

rare melilitic rocks from the Osečná Complex and Jiřetín pod
Jedlovou area are related to a late-magmatic stage (cf. exper-
imental data of Yoder 1979). The possible metasomatic ori-
gin  is  supported  by  increased  LREE,  U,  Th,  Hf  contents
(Ulrych et al. 1991).

Clinopyroxene

  phenocrysts  of  the  melilitic  rocks  show

similar  core-to-rim  compositional  trends  illustrated  by  si-
multaneous  increase  in  Al  and  Ti  content.  This  indicates
similar alkalinity of studied melilitic volcanic systems, as the
Al contents of the clinopyroxenes are in general directly pro-
portional to the alkalinity of their parent melts (e.g. Mitchell
&  Bergman  1991).  Typical  “green  cores”  presented  from
Cenozoic basaltic rocks from, for example, Germany (Duda
& Schmincke 1985; Abratis et al. 2009) have not been ascer-
tained.  Occurrence  of  resorbed  cores  of  Cr-rich  diopside
characteristic for melilitic rocks of the SW German Tertiary
Volcanic  Province  (Dunworth  &  Wilson  1998)  implying
their origin from mantle xenoliths was also not found at the
localities  studied.  Dunworth  &  Wilson  (1998)  emphasized
the role of the polybaric crystallization as the low-viscosity,
high-temperature melilitic magmas are likely to have cooled
rapidly  as  they  rose  through  the  relatively  thick  lithosphere
of Central Europe.

Procedure  proposed  by  Putirka  (2008)  suggests  crystalli-

zation pressures for clinopyroxene in a wide range between
2 GPa for crystal cores and 1 GPa for groundmass microphe-
nocrysts.  These  crystallization  pressures  are  also  supported
by clinopyroxene phenocrysts from Krkavčí skála highly en-
riched  in  K

2

O  (up  to  0.23 wt. %)  since  entry  of  potassium

into clinopyroxene structure is pressure-dependent. Accord-
ing to the model of Soesoo (1997), most of the clinopyrox-
ene  analyses  produce  crystallization  temperatures  between
1000  and  1200 °C  with  majority  of  them  clustering  around
the 1150 °C isotherm.

The analysed (Mg,Fe)—Al-chromite cores display high TiO

2

contents  (0.8—2.4 wt. %),  which  are  generally  higher  than
those reported for primary spinel from peridotite xenoliths in
the Bohemian Massif that usually have only 0.1 to 0.7 wt. %
TiO

(Ackerman  et  al.  2007,  2014;  Medaris  et  al.  2014).

Titanian  magnetites

  are  characterized  by  variable  contents

of  Cr

2

O

(0.3—6.6 wt. %),  MgO  (2.0—9.3 wt. %)  and  Al

2

O

3

(2.1—9.0 wt. %) (Sebuzín, Český Chloumek, Pohoř) manifest-
ing  most  likely  a  remobilization  from  (Mg,Fe)—Al-chromite
cores.  In  terms  of  the  classification  of  Barnes  &  Roeder
(2001), spinels follow mostly Cr-Al trend modified by incor-
poration  of  a  component  produced  during  fractionation  or
contamination by host magma.

Melilite 

belongs  to  minerals  of  the  early-magmatic  phase

of the rock crystallization sequence. Moore & Erlank (1979)
pointed  out  that  melilite  is  unstable  at  the  solidus  tempera-
ture of mafic igneous rocks, although it may be preserved in
volcanic  rocks  if  cooling  is  rapid.  The  composition  of  the
melilite from the melilitic rocks of the Bohemian Massif fits
the trends delineated by El Goresy & Yoder (1974) for vol-
canic rock associations in general and particularly the trends
observed  for  olivine  melilites  from,  for  example,  the

background image

213

UPPER CRETACEOUS TO PLEISTOCENE MELILITIC VOLCANIC ROCKS (BOHEMIAN MASSIF)

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

Rhinegraben—Urach—Hegau  volcanic  areas  presented  by
Dunworth & Wilson (1998).

Since the (Ca + Na + K)/Al ratio in the melilitic rocks we stud-

ied is high, melilite formation in them is most possibly associ-
ated with the carbonate—silicate-magma reaction processes as
suggested by Dunworth & Wilson (1998) and Di Battistini et
al. (2001). Mixing of mafic silicate magma and carbonate melt
promoted melilite crystallization. The idea that melilitic rocks
are derived from a Ca-rich melt produced at deep levels of the
upper mantle has been formulated by Rass (2008).

Hamilton (1961; Fig. 5) calibrated the nepheline composi-

tions  so  that  they  can  be  used  as  a  temperature  indicator.
Nepheline  crystallization  temperatures  in  Pleistocene  rocks
cluster around 700 °C, most of Eocene to Miocene nephelines
typically  display  slightly  lower  crystallization  temperatures
(below 700 °C) although those with higher Ne contents show
the  same  temperatures  of  crystallization  as  younger  nephel-
ines. The most scattered values were recorded for nephelines
from  Upper  Cretaceous  to  Paleocene  rocks,  which  display
crystallization  temperatures  in  a  wide  range  from  below
500 °C  up  to  almost  the  limit  of  nepheline  stability  at
1068 °C.  According  to  Abratis  et  al.  (2009),  nephelines  of
melilite-bearing  olivine  nephelinites  from  Vogtland  crystal-
lized at temperatures of about 700 °C.

The  studied  rocks  are  characterized  by  the  progressive

manifestation  of  the  low-temperature  hydrothermal  phase
with changing activities of volatile components starting with
high  concentrations  of  chlorine  to  final  phase  with  preva-
lence of sulphur in minerals of the sodalite group. There is a
chemical  zoning  present  in  the  microphenocrysts  following
the  pattern  with  increasing  SO

3

  content  compensated  by  a

decrease in Cl from core to rim.

Early phlogopite crystallized during the late-magmatic pe-

riod.  Intermediate  phlogopite  is  the  reaction  product  of
postmagmatic  fluids  with  olivine,  monticellite  and  early
phlogopite.  The  late-magmatic  processes  (glimmeritization)
of the olivine melilitolite sill from Osečná result in the for-
mation of bimineral rock – garnet glimmerites.

The youngest population of micas in polzenites is represented

by  rims  of  phlogopites  enriched  in  the  tetra-ferriphlogopite
end-member (Pivec et al. 1998). The tetra-ferriphlogopite is
also  present  in  melilitic  dyke  rocks  of  Urach  and  Hegau  in
Germany (Dunworth & Wilson 1998) and the Komorní hůr-
ka lava (Seifert & Kämpf 1994). Edgar (1992), Seifert et al.
(2008) and Abratis et al. (2009) reported the presence of Ba-
rich  phlogopite  from  melilitic  rocks  of  the  West  Eifel,
Komorní hůrka, Görlitz and Vogtland, respectively, suggest-
ing an enrichment of the late-magmatic hydrothermal fluids
in barium.

Low  temperature  hydrothermal  reactions  are  documented

by  the  presence  of  the  abundant  late-magmatic  perovskite
rich in incompatible elements and by postmagmatic light-co-
loured  perovskite  very  low  in  incompatible  elements  rim-
ming titanian magnetites (Ulrych et al. 1988).

Dunworth  &  Wilson  (1998)  noted  that  crystallization  of

minerals in melilitic magmas is influenced by variable propor-
tions of H

2

O and CO

2

 and Ca saturation. Late-stage crystalli-

zation of phlogopite and carbonate in melilitic rocks is related
to high contents of H

2

O and CO

while the crystallization of

melilite is enhanced by low H

2

O/CO

2

 but high (Ca + Na + K)/Al

in melts (Di Battistini et al. 2001). This interpretation can be
demonstrated in particular in the Osečná Complex.

Conclusions

Melilitic  rocks  are  relatively  widespread  in  the  Bohemian

Massif during the Late Cretaceous and Cenozoic. The Osečná
Complex  together  with  the  surrounding  Ploučnice  River  re-
gion  in  northern  Bohemia  located  at  the  intersection  of  the
Ohře  Rift  and  the  Lusatian  Fault,  and  adjacent  territories  of
Saxony and Lusatia host mostly dyke melilitic rocks dated to
the  Late  Cretaceous  to  Late  Paleocene  period  (80—59 Ma).
The  dominant  Mid  Eocene  to  Late  Miocene  (32.3—5.9 Ma)
volcanic period in the Bohemian Massif is very poor in melili-
tic dyke rocks (the Ohře Graben, the Cheb—Domažlice Graben
and  its  continuation  in  Vogtland  and  the  Labe—Odra  Fault
Zone).  Cinder  cones  of  extrusive  melilitic  rocks  (scoria  and
lava)  occur  at  the  junction  of  the  Ohře  Rift  and  the  Cheb—
Domažlice Graben in the Cheb Basin area. They belong to the
Early  to  Late  Pleistocene  volcanic  episode  (1.0—0.26 Ma)  of
the Bohemian Massif.

The  mineral,  geochemical  and  Sr/Nd  isotopic  similarities

of melilitic rocks occurring in the Bohemian Massif from the
Late Cretaceous to the Late Pleistocene suggest that their un-
usual  magma  evolved  from  compositionally  very  similar
mantle  sources  and  those  magmas  also  underwent  similar
processes of their formation. Only the melilitic rocks of the
Osečná Complex influenced by late-magmatic and postmag-
matic fluids partly differ in Sr isotopic characteristics, show-
ing more radiogenic 

87

Sr/

86

Sr values. However, their tectonic

(grabens and fault zones) and geological (dykes, sills, flows,
scoria  cones)  settings  and  petrographic  (melilite  olivine
nephelinite  to  nepheline  olivine  melilitite,  haüyne  olivine
melilitite, ultramafic lamprophyres – polzenite and alnöite,
olivine  melilitolite  and  its  pegmatoid  segregations)  charac-
teristics are partly different.

The ultramafic melilitic rocks are characterized by the pri-

mary olivine + melilite + Cr—Al-spinel/clinopyroxene mineral
association,  which  became  unstable  under  late-magmatic
conditions. The low Cr

2

O

contents in diopside ( < 0.5 wt. %)

and high TiO

2

 contents in Cr—Al-spinels (0.8—2.4 wt. %) do

not  correspond  to  the  primary  composition  of  mantle  xeno-
liths.  The  specific  mineral  association  with  rare  minerals
such  as  Zr-rich  (F,OH)  andradite,  calzirtite  and  bartonite  is
characteristic  only  for  the  Osečná  olivine  melilitolite  intru-
sion strongly influenced by late-magmatic fluids concentrat-
ing LILE, HFSE and volatile elements.

On  the  basis  of  major-  and  trace  elements  and  the  Sr/Nd

isotopic characteristics, the melilitic rocks of the Bohemian
Massif  should  be  interpreted  as  melts  originating  by  low
melting  of  heterogeneous  mantle  sources,  including  both
lithospheric  and  asthenospheric  mantle  components.  The
heterogeneous lithospheric source was probably veined car-
bonated mantle peridotite/clinopyroxenite.

Acknowledgments: This research was financially supported
by  institutional  Project  RVO 67985831  of  the  Institute  of

background image

214

SKÁLA, ULRYCH, ACKERMAN, KRMÍČEK, FEDIUK, BALOGH and HEGNER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

Geology  of  the  CAS.  We  thank  Věra  Vonásková  and
Ladislav  Strnad  of  Charles  University,  Prague  for  whole-
rock  major-element  analyses  and  ICP-MS  trace-element
analyses,  respectively.  The  K/Ar  dating  was  supported  by
OTKA  Projects  No. T043344  and  M41434  to  Kadosa
Balogh. We are indebted to Vlasta Böhmová for microprobe
analyses  and  Jaroslava  Pavková  and  Jana  Rajlichová  for
technical  assistance.  The  authors  gratefully  acknowledge
critical  and  constructive  comments  by  Jiří  Adamovič  to  the
manuscript  of  this  paper.  The  manuscript  benefits  from  the
constructive reviews of both reviewers.

References

Abratis  M.,  Munsel  D.  &  Viereck-Götte  L.  2009:  Melilithite  und

Melilith-fürende  Magmatite  des  sächsischen  Vogtlands:  Pet-
rographie  und  Mineralchemie.  Z.  Geol.  Wiss.,  Berlin  37,
41—79.

Abratis M., Möckel F. & Viereck-Götte L. 2013: More melilitites in

the  Saxonian  Vogtland,  Germany.  In:  Basalt  2013.  Cenozoic
magmatism in Central Europe 24th to 28th April 2013, Görlitz/
Germany. Abstract and Excursion Guides, Czech Geol. Surv.,
Prague & Senckenberg Mus. Nat. Hist., Görlitz, 236—237.

Ackerman L., Medaris G., Špaček P. & Ulrych J. 2014: Geochemi-

cal  and  petrological  constraints  on  mantle  composition  of  the
Ohře(Eger)  Rift,  Bohemian  Massif:  peridotite  xenoliths  from
České  Středohoří  Volcanic  complex  and  northern  Bohemia.
Int. J. Earth Sci. Doi: 10.1007/s00531—014—1054—1

Ackerman L., Mahlen N., Jelínek E., Medaris G. Jr., Ulrych J., Str-

nad L. & Mihaljevič M. 2007: Geochemistry and evolution of
subcontinental lithospheric mantle in Central Europe: evidence
from peridotite xenoliths of the Kozákov volcano, Czech Re-
public. J. Petrology 48, 2235—2260.

Ackerman L., Špaček P., Magna T., Ulrych J., Svojtka M., Hegner

E. & Balogh K. 2013: Alkaline and carbonate-rich melt meta-
somatism  and  melting  of  subcontinental  lithospheric  mantle:
Evidence from mantle xenoliths, NE Bavaria, Bohemian Massif.
J. Petrology 54, 2597—2633.

Adamovič J. & Coubal M. 1999: Intrusive geometries and Cenozoic

stress  history  of  the  northern  part  of  the  Bohemian  Massif.
Geolines 9, 5—14.

Alibert C., Michard A. & Albarède F. 1983: The transition from alkali

basalts to kimberlites. Contr. Mineral. Petrology 82, 176—178.

Babuška  V.  &  Plomerová  J.  2010:  Mantle  lithosphere  control  of

crustal  tectonics  and  magmatism  of  the  western  Ohře  (Eger)
Rift. J. Geosci. 55, 171—186.

Babuška V., Plomerová J. & BOHEMA working group 2003: Seis-

mic  experiment  searches  for  active  magmatic  source  in  deep
lithosphere, central Europe. EOS Trans. Amer. Geophys. Union
AGU
 84, 332, 185—199.

Balogh K. 1985: K/Ar dating of Neogene volcanic activity in Hun-

gary.  Experimental  technique,  experience  and  methods  of
chronological  studies.  Unpubl.  Report  ATOMKI  Report  D/1,
Debrecen, 277—278.

Barnes S.J. & Roeder P.L. 2001: The range of spinel compositions

in  terrestrial  mafic  and  ultramafic  rocks.  J.  Petrology  42,  12,
2279—2302.

Blancher S.B., D’Arco P., Fonteilles M. & Pascal M.-L. 2010: Evo-

lution  of  nepheline  from  mafic  to  highly  differentiated  mem-
bers  of  the  alkaline  series:  the  Messum  Complex,  Namibia.
Mineral. Mag. 74, 415—432.

Bouvier  A.,  Vervoort  J.D.  &  Patchett  P.J.  2008:  The  Lu—Hf  and

Sm—Nd isotopic composition of CHUR: Constraints from un-

equilibrated chondrites and implications for the bulk composi-
tion of terrestrial planets. Earth Planet. Sci. Lett. 273,  48—57.

Brey G. 1978: Origin of olivine melilitites – chemical and experi-

mental constraints. J. Volcanol. Geotherm. Res. 3, 61—88.

Dawson J.B., Smith J.V. & Jones A.P. 1985: A comparative study

of bulk rock and mineral chemistry of olivine melilites and as-
sociated rocks from East and South Africa. N. Jb. Mineral., Abh.
152, 143—175.

Di Battistini G., Montanini A., Vernia L., Venturelli G. & Tonarini

S. 2001: Petrology of melilite-bearing rocks from the Monte-
fiascone Volcanic Complex (Roman Magmatic Province): new
insight into the ultrapotassic volcanism of Central Italy. Lithos
59, 1—24.

Dollase W.A. & Thomas W.M. 1978: The crystal chemistry of silica-

rich, alkali-deficient nepheline. Contr. Mineral. Petrology 66,
311—318.

Duda A. & Schmincke H.U. 1985: Polybaric differentiation of alka-

li  basaltic  magmas:  evidence  from  green-core  clinopyroxenes
(Eifel, FRG). Contr. Mineral. Petrology 91, 340—353.

Dunworth  E.A.  &  Wilson  M.  1998:  Olivine  melilitites  of  the  SW

German Tertiary Province: mineralogy and petrogenesis. J. Pe-
trology 
39, 1805—1836.

Edgar  A.L.  1992:  Barium-rich  phlogopite  and  biotite  from  some

Quaternary  alkali  mafic  lavas,  West  Eifel,  Germany.  Eur.  J.
Mineral.
 4, 321—330.

El Goresy A. & Yoder H.S. 1974: Natural and synthetic melilite com-

positions. Carnegie Inst. Washington Year Book 73, 359—371.

Falloon T.J. & Green D.H. 1990: Solidus of carbonated fertile peri-

dotite under fluid-saturated conditions. Geology 18, 195—199.

Frey F.A., Green D.H. & Roy S.D. 1978: Integrated models of ba-

salt petrogenesis: A study of quartz tholeiites to olivine melili-
tites  from  South  Eastern  Australia  utilizing  geochemical  and
experimental petrological data. J. Petrology 19, 463—513.

Geissler W.H., Kind R. & Yuan X. 2008: Upper mantle and litho-

spheric  heterogeneities  in  central  and  eastern  Europe  as  ob-
served by teleseismic receiver functions. Geophys. J. Int. 174,
351—376.

Geissler W.H., Kämpf H., Seifert W. & Dulski P. 2007: Petrologi-

cal  and  seismic  studies  of  the  lithosphere  in  the  earthquake
swarm region Vogtland/NW Bohemia, central Europe. J. Vol-
canol. Geotherm. Res. 
159, 33—69.

Gottsmann J. 1999: Tephra characteristics and eruption mechanism

of the Komorní Hůrka Hill scoria cone, Cheb Basin, Czech Re-
public. Geolines 9, 35—40.

Gudfinnsson  G.H.  &  Presnall  D.C.  2005:  Continuous  gradations

among  primary  carbonatitic,  kimberlitic,  melilititic,  basaltic,
picritic,  and  komatiitic  melts  in  equilibrium  with  garnet  lher-
zolite at 3—8 GPa. J. Petrology 46, 1645—1659.

Haase  K.M.  &  Renno  A.D.  2008:  Variation  of  magma  generation

and mantle sources during continental rifting observed in Cen-
ozoic  lavas  from  the  Eger  Rift,  Central  Europe.  Chem.  Geol.
257, 195—205.

Hamilton D.L. 1961: Nephelines as crystallization temperature in-

dicators. J. Geology 69, 321—339.

Hegner E., Walter H.J. & Satir M. 1995: Pb—Sr—Nd isotopic com-

positions  and  trace  element  geochemistry  of  megacrysts  and
melilitites from the Tertiary Urach volcanic field: source com-
position  of  small  volume  melts  under  SW  Germany.  Contr.
Mineral. Petrology
 122, 322—335.

Herzberg C. 2011: Identification of source lithology in the Hawaiian

and Canary Islands: Implications for origins. J. Petrology 52,
113—146.

Hofmann  A.W.  1986:  Nb  in  Hawaiian  magmas:  Constraints  on

source composition and evolution. Chem. Geol. 57, 17—30.

Hradecký P. 1994: Volcanology of Železná hůrka in Western Bohe-

mia. Věst. Čes. Geol. Úst. 69, 89—92.

background image

215

UPPER CRETACEOUS TO PLEISTOCENE MELILITIC VOLCANIC ROCKS (BOHEMIAN MASSIF)

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

Jacobsen S.B. & Wasserburg G.J. 1980: Sm—Nd isotopic evolution

of chondrites. Earth Planet. Sci. Lett. 50, 139—155.

Keller J., Zaitsev A.N. & Wiedemann D. 2006: Primary magmas at

Oldoinyo  Lengai:  The  role  of  olivine  melilitites.  Lithos  91,
150—172.

Keshav  S.  &  Gudfinnsson  G.H.  2004:  Silica-poor,  mafic  alkaline

lavas  from  ocean  islands  and  continents:  Petrogenetic  con-
straints  from  major  elements.  Proc.  Indian  Acad.  Sci.  (Earth
Planet
Sci.) 113, 723—736.

Konečný  P.,  Ulrych  J.,  Schovánek  P.,  Huraiová  M.  &  Řanda  Z.

2006: Upper mantle xenoliths from the Pliocene Kozákov vol-
cano  (NE  Bohemia):  P—T—fO

2

  and  geochemical  constraints.

Geol. Carpathica 57, 379—396.

Krammer W. & Seifert W. 2000: Mafische Xenolithe und Magma-

tite  im  östlichen  Saxothuringikum  und  westlichen  Lugikum:
Ein Beitrag zum Krustenbau und regionalen Geologie. Z. Geol.
Wiss., 
Berlin 28, 133—156.

Le Maitre R.W. 2005: Igneous rocks. A classification and glossary

of  terms.  2nd  Edition.  Cambridge  University  Press,  Cam-
bridge, 1—256.

Lessing P. & Grout C.M. 1971: Haüynite from Edwards, New York.

Amer. Mineralogist 56, 1096—1100.

Lippolt H.J. 1983: Distribution of volcanic activity in space and time.

In: Fuchs K. (Ed.): Plateau Uplift. The Rhenish Shield – A case
history. Springer Verlag, Berlin, 112—120.

Lustrino M. & Wilson M. 2007: The circum-Mediterranean anoro-

genic Cenozoic igneous province. Earth Sci. Rev. 81, 1—65.

Matusiak-Małek  M.,  Puziewicz  J.,  Ntaflos  T.,  Grégoire  M.  &

Downes H. 2010: Metasomatic effects in the lithospheric man-
tle beneath the NE Bohemian Massif: A case study of Lutynia
(SW Poland) peridotite xenoliths. Lithos 117, 49—60.

McDonough W.F. & Sun S.S. 1995: The composition of the Earth.

Chem. Geol. 120, 223—253.

Medaris  L.G.,  Ackerman  L.,  Jelínek  E.  &  Magna  T.  2014:  Deple-

tion, cryptic metasomatism, and modal metasomatism of Cen-
tral  European  lithospheric  mantle:  Evidence  from  elemental
and  Li  isotope  compositions  of  spinel  peridotite  xenoliths,
Kozákov  Volcano,  Czech  Republic.  Int.  J.  Earth  Sci.  Doi:
10.1007/s00531-014-1065-y

Melluso L.M., Le Roex A.P. & Morra V.M. 2011: Petrogenesis and

Nd-, Pb-, Sr-isotope geochemistry of the Cenozoic olivine me-
lilitites and olivine nephelinites (“ankaratrites”) in Madagascar.
Lithos 127, 505—521.

Mitchell R.H. & Bergman S.C. 1991: Petrology of Lamproites. Ple-

num Press, New York, 1—447.

Moore  A.E.  &  Erlank  A.J.  1979:  Unusual  olivine  zoning  –  evi-

dence for complex physico-chemical changes during the evolu-
tion  of  olivine  melilitite  and  kimberlite  magmas.  Contr.
Mineral. Petrology
 700, 391—406.

Morimoto N. (Ed.) 1988: Nomenclature of pyroxenes. Amer. Min-

eralogist 73, 1123—1133.

Mrlina  J.,  Kämpf  H.,  Kroner  C.,  Mingram  J.,  Brauer  A.,  Geissler

W.H.,  Kallmeyer  J.,  Matthes  H.  &  Seidl  M.  2009:  Discovery
of  the  first  Quaternary  maar  in  the  Bohemian  Massif,  Central
Europe, based on combined geophysical and geological surveys.
J. Volcanol. Geotherm. Res. 182, 97—112.

Odin G.S. & 35 authors 1982: Interlaboratory standards for dating

purposes. In: Odin G.S. (Ed.): Numerical dating in stratigraphy.
Wiley & Sons, Chichester, New York, Brisbane, 123—149.

Pivec E., Ulrych J., Höhndorf A. & Rutšek J. 1998: Melilitic rocks

from northern Bohemia: Geochemistry and mineralogy. N. Jb.
Mineral., Abh.
 173, 119—154.

Prelević D., Jacob D.E. & Foley S.F. 2013: Recycling plus: A new

recipe for the formation of Alpine—Himalayan orogenic mantle
lithosphere. Earth Planet. Sci. Lett. 362, 187—197.

Prodehl  C.,  Mueller  S.  &  Haak  V.  1995:  The  European  Cenozoic

rift system. In: Olsen K.H. (Ed.): Continental rifts: Evolution,
structure,  tectonics.  Develop.  Geotechnics,  Elsevier,  Amster-
dam 25, 133—212.

Putirka K.D. 2008: Thermometers and barometers for volcanic sys-

tems. In: Putirka K.D. & Tepley F. (Eds.): Minerals, inclusions,
and volcanic processes. Rev. Mineral. Geochem. 69,  61—120.

Puziewicz  J.,  Koepke  J.,  Grégoire  M.,  Ntaflos  T.  &  Matusiak-

Małek  M.  2011:  Lithospheric  mantle  modification  during
Cenozoic rifting in Central Europe: evidence from the Księginki
nephelinite  (SW  Poland)  xenolith  suite.  J.  Petrology  52,
2107—2145.

Rass I.T. 2008: Melilite-bearing and melilite-free rock series in car-

bonatite complexes: derivatives from separate primitive melts.
Canad. Mineralogist 46, 951—969.

Rogers N.W., Hawkesworth C.J. & Palacz A.Z. 1992: Phlogopite in

the generation of olivine melilitites from Namaqualand, South
Africa,  and  implications  for  elements  fractionation  processes
in the upper mantle. Lithos 28, 347—365.

Rudnick R.L., McDonough W.F. & Chappell B.W. 1993: Carbon-

atite  metasomatism  in  the  northern  Tanzanian  mantle:  Petro-
graphic  and  geochemical  characteristics.  Earth  Planet.  Sci.
Lett. 
114, 463—475.

Schwarzkopf  L.M.  &  Tobschall  H.J.  1997:  Železná  hůrka  (Eisen-

bühl) – volcanology and geochemistry of a Quaternary scoria
and lapilli cone in the Ohře-(Eger-) Rift. J. Czech Geol. Soc.,
MAEGS — 10 Challenges to Chem. Geol. Abstracts
 42, 73.

Seifert  W.  &  Kämpf  H.  1994:  Ba-enrichment  in  phlogopite  of  a

nephelinite from Bohemia. Eur. J. Mineral. 6, 497—502.

Seifert  W.,  Büchner  J.  &  Tietz  O.  2008:  Der  “Melilithbasalt”  von

Görlitz  in  Vergleich  mit  dem  Melilithit  vom  Zeughausgang:
Retrospektive und neue mineralchemische Ergebnisse. Z. Geol.
Wiss., 
Berlin 36, 155—176.

Sobolev  A.V.,  Hofmann  A.W.,  Sobolev  S.V.  &  Nikogosian  I.K.

2005: An olivine-free mantle source of Hawaiian shield basalts.
Nature 434, 590—597.

Soesoo A. 1997: A multivariate statistical analysis of clinopyroxene

composition: empirical coordinates for the crystallisation PT-es-
timations. GFF 119, 55—60.

Straub  S.M.,  LaGatta  A.B.,  Martin-Del  Pozzo  A.L.  &  Langmuir

C.H.  2008:  Evidence  from  high-Ni  olivines  for  a  hybridized
peridotite/pyroxenite  source  for  orogenic  andesites  from  the
central Mexican volcanic belt. Geochem. Geophys. Geosystems
9, Q03007.

Strnad L., Mihaljevič M. & Šebek O. 2005: Laser ablation and solu-

tion  ICP-MS  determination  of  rare  earth  elements  in  USGS
BIR-1G,  BHVO-2G  and  BCR-2G  glass  reference  material.
Geostand. Geoanal. Res. 29, 303—314.

Szopa K., Włodyka R. & Chew D. 2014: LA—ICP—MS U—Pb apatite

dating  of  Lower  Cretaceous  rocks  from  teschenite—picrite  as-
sociation  in  the  Silesian  Unit  (southern  Poland).  Geol.  Car-
pathica
 65, 273—284.

Šibrava  V.  &  Havlíček  P.  1980:  Radiometric  age  of  Plio—Pleis-

tocene volcanic rocks in the Bohemian Massif. Věst. Čes. Geol.
Úst.
 55, 129—150.

Špaček  P.,  Ackerman  L.,  Habler  G.,  Abart  R.  &  Ulrych  J.  2013:

Garnet  breakdown,  symplectite  formation  and  melting  in
basanite-hosted  peridotite  xenoliths  from  Zinst  (Bavaria,  Bo-
hemian Massif). J. Petrology 54, 1691—1723.

Tischendorf  G.,  Förster  H.-J.,  Gottesmann  B.  &  Rieder  M.  2007:

True  and  brittle  micas:  composition  and  solid-solution  series.
Mineral. Mag. 71, 285—320.

Ulrych J. & Pivec E. 1997: Age-related contrasting alkaline volca-

nic series in North Bohemia. Chem. Erde 57, 311—336.

Ulrych  J.,  Pivec  E.  &  Rutšek  J.  1986:  Spinel  zonation  in  melilite

rocks  of  the  Ploučnice  river  region,  Czechoslovakia.  N.  Jb.
Mineral., Abh.
 155, 129—146.

background image

216

SKÁLA, ULRYCH, ACKERMAN, KRMÍČEK, FEDIUK, BALOGH and HEGNER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2015, 66, 3, 197—216

Ulrych J., Pivec E., Povondra P. & Rutšek J. 1988: Perovskite from

melilite  rocks,  Osečná  Complex,  northern  Bohemia,  Czecho-
slovakia. N. Jb. Mineral., Mh. 1988, 81—95.

Ulrych J., Pivec E., Povondra P. & Rutšek J. 1991: Rock-forming

minerals of polzenite and cognate melilitic rocks from northern
Bohemia,  Czechoslovakia.  Acta  Univ.  Carol.  Geol.  1991,
39—70.

Ulrych J., Povondra P., Pivec E., Rutšek J. & Sitek J. 1994: Composi-

tional evolution of metasomatic garnet in melilitic rocks of the
Osečná Complex, Bohemia. Canad. Mineralogist 32, 637—647.

Ulrych  J.,  Dostal  J.,  Hegner  E.,  Balogh  K.  &  Ackerman  L.  2008:

Late Cretaceous to Paleocene melilitic rocks of the Ohře/Eger
Rift  in  northern  Bohemia,  Czech  Republic:  Insights  into  the
initial stages of continental rifting. Lithos 101, 141—161.

Ulrych  J.,  Adamovič  J.,  Krmíček  L.,  Ackerman  L.  &  Balogh  K.

2014: Revision of Scheumann’s classification of melilitic lam-
prophyres and related melilitic rocks in light of new analytical
data. J. Geosci. 59, 3—22.

Ulrych J., Cajz V., Pivec E., Novák J.K., Nekovařík Č. & Balogh K.

2000a: Cenozoic intraplate alkaline volcanism of Western Bo-
hemia. Stud. Geophys. Geod. 44, 346—351.

Ulrych J., Pivec E., Lang M. & Lloyd F.E. 2000b: Ijolite segrega-

tions in melilite nephelinite of Podhorní vrch volcano, Western
Bohemia. N. Jb. Mineral., Abh. 175, 217—348.

Ulrych J., Dostal J., Adamovič J., Jelínek E., Špaček P., Hegner E.

& Balogh K. 2011: Recurrent Cenozoic volcanic activity in the
Bohemian Massif (Czech Republic). Lithos 123, 133—144.

Ulrych J., Lloyd F.E., Balogh K., Hegner E., Langrová A., Lang M.,

Novák J.K. & Řanda Z. 2005: Petrogenesis of alkali pyroxenite
and ijolite xenoliths from the Tertiary Loučná—Oberwiesenthal
Volcanic Centre, Bohemian Massif in the light of new mineral-
ogical,  geochemical  and  isotopic  data.  N.  Jb.  Mineral.,  Abh.
182, 57—79.

Ulrych J., Ackerman L., Balogh K., Hegner E., Jelínek E., Pécskay

Z.,  Přichystal  A.,  Upton  B.G.J.,  Zimák  J.  &  Foltýnová  R.
2013:  Plio—Pleistocene  basanitic  and  melilititic  series  of  the
Bohemian Massif: K—Ar ages, major/trace element and Sr—Nd
isotopic data. Chem. Erde Geochem. 73, 429—450.

Wedepohl  K.H.  1987:  Kontinentaler  Intraplatten-Vulkanismus  am

Beispiel der tertiären Basalte der Hessischen Senke. Fortschr.
Mineral.
 65, 19—47.

Wilson M. & Downes H. 1991: Tertiary—Quaternary extension-re-

lated alkaline magmatism in western and central Europe. J. Pe-
trology
 32, 811—849.

Wilson  M.,  Rosenbaum  J.M.  &  Dunworth  E.A.  1995:  Melilitites:

partial  melts  of  the  thermal  boundary  layer?  Contr.  Mineral.
Petrology
 119, 181—196.

Yaxley G.M., Crawford A.J. & Green D.H. 1991: Evidence for car-

bonatite metasomatism in spinel peridotite xenoliths from west-
ern Victoria, Australia. Earth Planet. Sci. Lett. 107, 305—317.

Yoder  H.S.  Jr.  1979:  Melilite-bearing  rocks  and  related  lampro-

phyres.  In:  Yoder  H.S.  Jr.  (Ed.):  The  evolution  of  igneous
rocks.  50

th

  Ann.  Perspectives,  Princeton  University  Press,

Princeton, 391—411.

Ziegler P.A. 1994: Cenozoic rift system of Western and Central Eu-

rope: an overview. Geol. En Mijnb. 73, 99—127.