Characterisation of a Natural Quartz Crystal as a Reference Material for Microanalytical Determination of Ti, Al, Li, Fe, Mn, Ga and Ge

A natural smoky quartz crystal from Shandong province, China, was characterised by laser ablation ICP-MS, electron probe microanalysis (EPMA) and solution ICP-MS to determine the concentration of twenty-four trace and ultra trace elements. Our main focus was on Ti quantification because of the increased use of this element for titanium in- quartz (TitaniQ) thermobarometry. Pieces of a uniform growth zone of 9 mm thickness within the quartz crystal were analysed in four different LA-ICP-MS laboratories, three EPMA laboratories and one solution-ICP-MS laboratory. The results reveal reproducible concentrations of Ti (57 ± 4 lg g-1),Al (154 ± 15 lg g-1), Li (30 ± 2 lg g-1), Fe (2.2 ± 0.3 lg g-1), Mn (0.34 ± 0.04 lg g-1), Ge (1.7 ± 0.2 lg g-1) and Ga (0.020 ± 0.002 lg g-1) and detectable, but less reproducible, concentrations of Be, B, Na, Cu, Zr, Sn and Pb. oncentrations of K, Ca, Sr, Mo, Ag, Sb, Ba and Au were below the limits of detection of all three techniques. The uncertainties on the average concentration determinations by multiple techniques and laboratories for Ti, Al, Li, Fe, Mn, Ga and Ge are low; hence, this quartz can serve as a reference material or a secondary reference material for microanalytical applications involving the quantification of trace elements in quartz.

UHP Metamorphism Documented in Ti-chondrodite- and Ti-clinohumite-bearing Serpentinized Ultramafic Rocks from Chinese Southwestern Tianshan

The southwestern Tianshan (China) metamorphic belt records high-pressure (HP) to ultrahigh-pressure (UHP) conditions corresponding to a cold oceanic subduction-zone setting. Serpentinites enclosing retrogressed eclogite and rodingite occur as lenses within metapelites in the UHP unit, which also hosts coesite-bearing eclogites. Based on the petrology and petrography of these serpentinites, five events are recognized: (1) formation of a wehrlite–harzburgite–dunite association in the mantle; (2) retrograde metamorphism and partial hydration during exhumation of the mantle rocks close to the seafloor; (3) oceanic metamorphism leading to the first serpentinization and rodingitization; (4) UHP metamorphism during subduction; (5) retrograde metamorphism during exhumation together with a second serpentinization. The peak metamorphic mineral assemblage of the serpentinized wehrlite comprises Ti-chondrodite + olivine + antigorite + chlorite + magnetite + brucite. A computed pseudosection for this serpentinized wehrlite shows that the Al content in antigorite is mostly sensititive to temperature but can also be used to constrain pressure. The average XAl = 0·204 ± 0·026 of antigorite (XAl = Al (a.p.f.u.)/8, where Al is in atoms per formula unit for a structural formula M48T34O85(OH)62, and M and T are octahedral and tetrahedral sites, respectively) included in Ti-chondrodite and average XAl = 0·203 ± 0·019 of antigorite in the matrix result in a well-constrained peak metamorphic temperature of 510–530°C. Peak pressures are less precisely constrained at 37 ± 7 kbar. The Tianshan serpentinites thus record UHP metamorphic conditions and represent the deepest subducted serpentinites discovered so far. The retrograde evolution occurs within the stability field of brucite + antigorite + olivine + chlorite and formation of Ti-clinohumite at the expense of Ti-chondrodite has been observed, suggesting isothermal decompression. The resulting P–T path is in excellent agreement with the metamorphic evolution of country rocks, indicating that the UHP unit in Tianshan was subducted and exhumed as a coherent block. To refine the metamorphic path of the ultramafic rocks, we have investigated the stability fields of Ti-chondrodite and Ti-clinohumite using piston-cylinder experiments. A total of 11 experiments were conducted at 25–55 kbar and 600–750°C in a F-free natural system. Combined with previous experiments and information from natural rocks we constructed a petrogenetic grid for the stability of Ti-chondrodite and Ti-clinohumite in F-free peridotite compositions. The formation of Ti-chondrodite in serpentinites requires a minimum pressure of about 26 kbar, whereas in Ti-rich systems it can form at considerably lower pressures. A key finding is that at UHP conditions, F-free Ti-chondrodite or Ti-clinohumite breaks down in the presence of orthopyroxene between 700 and 750°C, at temperatures that are significantly lower than those of the terminal breakdown reactions of these humite minerals. These breakdown reactions are an additional source of fluid during prograde subduction of serpentinites.

La storia millenaria degli incendi al Sud delle Alpi

Il paesaggio attuale è un'eredità del passato.Solo chi conosce e capisce il passato è in grado di gestire il futuro.Lo studio dell'evoluzione naturale passata è utile quindi non solo per la comprensione dell'origine del nostro ambiente,ma anche per la pianificazione della gestione futura.Solo da pochi decenni si è per esempio riusciti a capire che gli estesi castagneti del Sud delle Alpi non hanno origine naturale,ma sono dovuti alla mano dell'uomo,che, al tempo della colonizzazione romana,ha iniziato a coltivare il castagno in maniera sistematica. Ma come è possibile ricostruire vicende della natura tanto remote? Sul fondo dei laghi e nelle torbiere i resti fossili di vegetali (p.es.polline e microcarboni) e di animali si sono accumulati nel corso dei millenni, rimanendo inalterati a causa della mancanza di ossigeno e quindi di organismi distruttori. Attraverso la trivellazione e l'analisi in laboratorio degli strati di questi sedimenti è possibile ricostruire il tipo di polline (e per analogia di vegetazione) e la frequenza di microcarboni (e quindi di incendi di bosco) che si sono succeduti nel corso dei millenni. E' quanto è stato fatto nel corso dell'ultimo decennio da parte dell'Università di Berna nei Laghi di Origlio e di Muzzano,ottenendo risultati interessanti e per certi versi anche inaspettati. A partire dal 5.500 a.C.la frequenza degli incendi è aumentata a causa dell'azione dell'uomo:i primi contadini delle nostre terre utilizzavano infatti il fuoco come mezzo per eliminare la foresta e guadagnare spazi aperti per l'agricoltura e l'allevamento del bestiame.Una pratica che nel corso dei millenni ha provocato anche una forte selezione della vegetazione arborea,distruggendo le foreste originali. La trasformazione del paesaggio forestale da parte dell'uomo non è quindi un fenomeno limitato agli ultimi 2.000 anni,ma ha le proprie radici nel Neolitico,oltre 7.000 anni orsono.Nel periodo del Ferro (800-15 a.C.),l'utilizzo del fuoco nella gestione del paesaggio diventa una pratica molto ricorrente, come dimostrano i picchi estremi della frequenza dei microcarboni.Bisognerà attendere l'introduzione del castagno durante l'Epoca Romana per assistere a un netto cambiamento di approccio:i castagneti diventano boschi di reddito da gestire senza l'aiuto del fuoco. A partire da questo momento,la frequenza degli incendi diminuisce drasticamente. Grazie a questi studi è stato quindi possibile capire l'origine della nostra attuale copertura boschiva e intuire quali sarebbero senza l'intervento dell'uomo le specie dominanti nei nostri boschi. Informazioni di estrema importanza per una futura gestione selvicolturale in sintonia con la natura.