Uppruni pýroxenít og peridótít möttul-hnyðlinga frá Austur-afríska sigdalnum:

Niðurstöður örgreininga helstu frumsteinda

Andri Ingvason

Jarðvísindadeild

Háskóli Íslands

2016

Uppruni pýroxenít og peridótít möttulhnyðlinga frá

Austur-afríska sigdalnum: Niðurstöður örgreininga helstu frumsteinda

Andri Ingvason

10 eininga ritgerð sem er hluti af Baccalaureus Scientiarum gráðu í jarðfræði

Leiðbeinandi

Sæmundur Ari Halldórsson

Jarðvísindadeild

Verkfræði- og náttúruvísindasvið

Háskóli Íslands Reykjavík, júní 2016

Uppruni pýroxenít og peridótít möttulhnyðlinga frá Austur-afríska sigdalnum: Niðurstöður

örgreininga helstu frumsteinda

Möttulhnyðlingar frá Austur-afríska sigdalnum

10 eininga ritgerð sem er hluti af Baccalaureus Scientiarum gráðu í jarðfræði

Höfundarréttur © 2016 Andri Ingvason

Öll réttindi áskilin

Jarðvísindadeild

Verkfræði- og náttúruvísindasvið

Háskóli Íslands

Askja, Sturlugata 7

101 Reykjavík

Sími: 525 4000

Skráningarupplýsingar:

Andri Ingvason, 2016, Uppruni pýroxenít og peridótít möttulhnyðlinga frá Austur-afríska

sigdalnum: Niðurstöður örgreininga helstu frumsteinda, BS ritgerð, Jarðvísindadeild,

Háskóli Íslands, 57 bls.

Prentun: Háskólaprent

Reykjavík, júní 2016

Útdráttur

Austur-afríski sigdalurinn er innanfleka rekbelti sem liggur þvert í gegnum maginland

Austur-Afríku. Hann nær frá Afar og suður að Mósambík en á leið sinni skiptist

sigdalurinn upp í tvær greinar, austur og vestur hluta sigdalsins. Í þessu verkefni eru

skoðuð þrjú rannsóknarsvæði í austur hluta sigdalsins og gerður samanburður þeirra á milli

en þau eru Afar svæðið, ásamt norður og suður hluta Kenýska sigdalssins. Frá þessum

svæðum voru rannsakaðir pýroxen og ólivín kristallar úr möttulættuðum hnyðlingum og

aðal- og snefilefnasamsetning þeirra greind með örgreini. Meginmarkmið verkefnisins var

að meta myndunaraðstæður hnyðlinganna eins nákvæmlega og kostur var hverju sinni.

Hnyðlingarnir eru allir frumstæðir borið saman við dæmigert úthafsbasalt og flestir með

Mg# (sem er mólhlutfall magnesíum og tvígilts járns) í kringum 0,85 en þrjú sýni frá suður

Kenýu innihalda Mg# allt að 0,94. Samanburður við áætluð Mg# hins sneydda efri möttuls

(Depleted MORB Mantle) sýna að Mg# hnyðlinganna í þessari rannsókn eru í flestum

tilvikum marktækt lægri en ætla mætti hafi þeir myndast í jafnvægi við slíkan möttul.

Hnyðlingarnir eru því flestir afleiddar möttulbráðir, og í sumur tilvikum eiga þeir sér afar

flókna myndunarsögu. Myndunaraðstæður sýna frá norður Kenýu voru áætlaðar og spanna

þær hitastigsbilið 1175–1200°C og þrýstingsbilið 11–12 kbar. Niðurstöður sýna frá suður

Kenýu gefa marktækt lægri hita- og þrýstingsbil, eða 950–975°C og 8–10 kbar. Jafnframt

voru vensl aðal- og snefilefna, og þar með myndunaraðstæðna, við samsætur rokgjarna

frumefna í þessum sömu sýnum könnuð sérstaklega.

Abstract

The East African Rift Valley is a continental rift zone located in East Africa. The rift zone

lies from Afar in the north to Mozambique in the south and splits in two branches, the east

and west valley. In this study a comparison was made between three research areas in the

eastern part of the East African Rift Valley: Afar, north and south Kenya rift. Major and

trace chemical analysis of mantle xenoliths were made by electron microprobe, both in

peridotites and pyroxenites. The main purpose of the study was to estimate formation

conditions of the xenoliths. The xenoliths are all primitive relative to typical mid-ocean

ridge basalts and display Mg# (molar ratio of Mg and Fe2+) around 0.85. However,

peridotites and pyroxenites in south Kenya rift show Mg# as high as 0.94. When Mg# of

the xenoliths are compared to estimated Mg# for the depleted MORB mantle, it shows that

most of them have lower Mg# from what can be expected if these formed in equilibrium

with such mantle. The xenoliths crystallized at 1175–1200°C and 11–12 kbar in north

Kenya but at 950–975°C and 8–10 kbar in south Kenya. A comparison was made between

major and trace elements of these crystals and recently available data-set involving

isotopes of volatile elements extracted from crushing these same crystals.

v

Efnisyfirlit

Myndir ................................................................................................................................. vi

Töflur ................................................................................................................................. viii

Skammstafanir .................................................................................................................... ix

Þakkir .................................................................................................................................. xi

1 Inngangur ........................................................................................................................ 1

2 Jarð- og bergfræðilegur bakgrunnur ............................................................................ 3 2.1 Jarðfræði svæðisins ................................................................................................. 3

2.1.1 Gliðnun meginlandanna og myndun úthafsskorpu ........................................ 3 2.1.2 Austur-afríski sigdalurinn .............................................................................. 5

2.2 Hnyðlingar (framandsteinar/e. Xenoliths) ............................................................... 8 2.2.1 Skilgreining .................................................................................................... 8 2.2.2 Helstu steindir ................................................................................................ 9

2.2.3 Rannsóknir á hnyðlingum ............................................................................ 10

3 Aðferðir .......................................................................................................................... 11 3.1 Sýni og undirbúningur þeirra ................................................................................ 11

3.1.1 Hnyðlingar þessa verkefnis .......................................................................... 11 3.2 Rafeindasmásjá ...................................................................................................... 13

3.3 Örgreinir ................................................................................................................ 13

3.4 Hita- og þrýstingsmælir ......................................................................................... 15

4 Niðurstöður .................................................................................................................... 17 4.1 Helstu steindir........................................................................................................ 17 4.2 Efnasamsetning helstu steinda............................................................................... 20

4.3 Vensl aðal- og snefilefna ....................................................................................... 27 4.3.1 Magnesíum tala ............................................................................................ 27 4.3.2 Pýroxen ........................................................................................................ 28 4.3.3 Ólivín ........................................................................................................... 29 4.3.4 Vensl aðal- og snefilefna og samsæta rokgjarna efna .................................. 31

4.4 Hita- og þrýstingsaðstæður .................................................................................... 32

5 Túlkun og umræða........................................................................................................ 35 5.1 Túlkun niðurstaðna ................................................................................................ 35 5.2 Umræður og möguleikar verkefnisins ................................................................... 36

6 Samantekt ...................................................................................................................... 39

7 Heimildir ........................................................................................................................ 41

vi

Myndir

Mynd 1. Þróun meginlandsgliðnunar. Time 1 sýnir misgengi og sprungur myndast

inni á meginlandi. Time 2 sýnir gliðnun hefjast og sigdal myndast á milli

misgengja ásamt þynningu á skorpu. Time 3 sýnir áframhaldandi

gliðnun, þar sést þynning skorpu og steinhvels, við aukna þynningu leitar

linhvelið nær yfirborði. Time 4 sýnir skorpu og steinhvel hafa rifnað og

rekið í sundur hafið, þá er úthaf í myndun þar sem gliðnun á sér stað í

úthafshrygg. Linhvelið hefur náð í gegnum bæði steinhvel og skorpu og

er komið að yfirborði (Marshak, 2012). ............................................................. 4

Mynd 2 a–d. Þróun gliðnunar í Austur-Afríku síðustu 28 milljón árin. Á myndinni

sést þróun bæði austur og vestur hluta Austur-afríska sigdalsins í

kringum Tansaníu skjöldinn. Rauði liturinn á myndunum táknar

eldvirkni, brúni liturinn og skyggðu svæðin tákna landslagshækkun

(Macgregor, 2014). ............................................................................................. 6

Mynd 3. Flokkun útbasísks bergs eftir IUGS. Myndin sýnir bergtegundir hnyðlinga

skipt eftir hlutfalli á milli opx, cpx og ol (Winter, 2014). .................................. 8

Mynd 4. Endaþættir pýroxens. Wollasónít, Wo, sem er endaþáttur kalsíum, enstatít,

En, sem er endaþáttur magnesíum og ferrósilít, Fs, sem er endaþáttur

járns (Alden, 2009). ............................................................................................ 9

Mynd 5. Sýnin þegar búið var að steypa þau inn í pökka og gera þau tilbúin til

aðalefnagreininga. ............................................................................................ 11

Mynd 6. Myndin sýnir Austur-afríska sigdalinn. Á myndinni sjást sýnatökustaðir

sýnanna sem notuð eru í þessu verkefni. (Sæmundur A. Halldórsson,

Hilton, Chakraborty, Scarsi, Tsegeye & Hopp, 2016). .................................... 12

Mynd 7. Skjáskot af hita- og þrýstingsmælum sem notaðir voru úr Putirka (2008).

Jafna (36) og (37) eru hitamælar og jafna (38) og (39) eru

þrýstingsmælar. ................................................................................................ 15

Mynd 8 a–d. SEM myndir af sýnum frá Afar. A) Sýni G-122, þar sjást cpx korn

ásamt opx innlyksum í einu korninu. B) Sýni G-124, þar sjást cpx

kristallar með litlum ol kristöllum. C) Sýni TF-136, þar sjást óþekktir

kristallar (plagíóklas?) með ol kristöllum. D) Sýni TF-140, þar sjást ol

kristallar. ........................................................................................................... 17

Mynd 9 a–d. Myndir úr SEM af sýnum frá norður Kenýu. A&C) Sýni TAA332B, á

mynd A sjást cpx kristallar þar sem neðri kristallinn hefur mikið af opx

innlyksum, á mynd C sést stækkun á svæði sem sýnt er á mynd A og

sýnir betur opx innlyksu í cpx kristal. B&D) Sýni TAA345B, á mynd B

sjást cpx kristallar með opx innlyksum. Á mynd D er búið að stækka

vii

svæði sem sést á mynd B upp og sýnir betur opx innlyksu á cpx kristal

ásamt áberandi súlfíði (>100 míkrómetrar) í kristallinum. ............................... 18

Mynd 10 a–d. SEM myndir af sýnum frá suður Kenýu. A) Sýni Ke1911/4 sýnir ol

kristalla. B) Sýni Ke1916/13 sýnir cpx kristalla með opx innlyksu ásamt

einum stærri opx kristal. C) Sýni Las-3f sýnir cpx kristalla, en hvítu

innlyksurnar eru möguleg súlfíð eða spínill. D) Sýni Laf-4c sýnir cpx

kristalla ásamt súlfíð innlyksu í einu cpx korninu. ........................................... 19

Mynd 11 a–b. Samsetning pýroxens og ólivíns í hnyðlingunum. A) sýnir

samsetningu pýroxens m.t.t. þriggja endaþátta, En, Fs og Wo. B) sýnir

blandröð ólivíns á milli Fo og Fa. Blár er fyrir Afar, rauður er fyrir

norður Kenýu og grænn fyrir suður Kenýu. ..................................................... 21

Mynd 12 a–b. Stöplarit sem sýnir fjölda kristalla með ákveðna Mg# fyrir

mismunandi rannsóknarsvæði. Á myndirnar hefur verið sett inn áætlað

gildi Mg# gildi fyrir DMM úr Workman og Hart (2005). ................................ 27

Mynd 13 a–f. Línuritin sýna nokkur efni sem fall af Mg (MgO eða Mg#) í pýroxen

kristöllum. ......................................................................................................... 28

Mynd 14 a–f. Línuritin sýna föll efna á móti Mg (Mg# eða MgO (+FeO í einu

tilviki)) í ólivín kristöllum. ............................................................................... 30

Mynd 15 a–e. Samsætur rokgjarna efna á móti Mg#. ......................................................... 31

Mynd 16 a–e. Samsætur rokgjarna efna á móti Cr#. ........................................................... 32

Mynd 17. Al2O3 á móti Mg# fyrir bæði opx og cpx. Skyggðu svæðin sýna þrýsting,

hvort pýroxen hefur myndast við háan eða lágan þrýsting. Byggð á

gögnum teknum saman í Ulianov o.fl. (2006) sem eru tekin saman frá

Münener et al. (2001), Debari & Coleman (1989), Beard & Day (1988)

og Topuz o.fl. (2004) þar sem mælingar og tilraunir hafa gefið gildi sem

falla inn í og afmarka skyggðu svæðin. Blár er fyrir Afar, rauður fyrir

norður Kenýu og grænn fyrir suður Kenýu. ..................................................... 34

viii

Töflur

Tafla 1. Skipting sýna á rannsóknarsvæði ........................................................................... 11

Tafla 2. Staðlar notaðir í örgreini fyrir aðalefnagreiningar á ólivíni og pýroxeni. Nöfn

staðlanna eru sett fram sem: Nafn sýnis, hvaðan sýnið er fengi. ..................... 14

Tafla 3. Samsetning ólivíns og pýroxens skipt eftir svæðum, taflan sýnir mörk

blöndunar milli endaþátta steindanna þar sem allar steindir hvers svæðis

falla inn í. .......................................................................................................... 20

Tafla 4. Aðalefnagreiningar á sýnum, töflunni er skipt niður eftir svæðum, Afar,

norður- og suður Kenýu. Gildin eru meðaltal af mælingum hvers korns

fyrir sig og gefin upp sem wt%. ....................................................................... 22

Tafla 5. Niðurstöður frá hita- og þrýstimælum fyrir þau sýni sem mögulegt var að

meta. ................................................................................................................. 33

ix

Skammstafanir

kbar – kílóbör

km – kílómeter

nm – nanómeter

um – míkrómeter

°C – Gráður á celsíus

N-S – Norður-suður

NV – Norðvestur

SE – Suðaustur

Opx – Orþópýróxen

Cpx – Klínópýroxen

Ol – Ólivín

Mg# – Magnesíum tala

Cr# – Krómtala

keV – Kílóelectron volt

nA – nanó Amper

Á. e. v. – Á ekki við

IUGS – International Union of Geological Science

DMM – Depleted MORB Mantle

MORB – Mid-ocean ridge basalt

xi

Þakkir

Ég vil þakka leiðbeinanda mínum, Sæmundi Ara Halldórssyni, fyrir frábæra leiðsögn,

yfirlestur, ábendingar og þann mikla tíma sem hann lagði af mörkum mér til hjálpar.

Einnig vill ég þakka Guðmundi Heiðari Guðfinnssyni fyrir hjálp við vinnu í örgreini,

Sigurði Jakobssyni fyrir hjálp við undirbúning á sýnum fyrir vinnu í örgreini, kærustunni

minni, Kolbrúnu Sif Hrannarsdóttur, fyrir þolinmæði, yfirlestur og ábendingar og

foreldrum mínum, Helgu Tómasdóttur og Ingva Magnússyni, fyrir yfirlestur og hjálp við

myndavinnslu.

1

1 Inngangur

Í gegnum jarðsöguna hefur mikið gengið á í nágrenni við eða á afríska meginlands-

flekanum. Á kambríum tengdist Afríkuflekinn meðal annars Suður-Ameríku-, Antartíku-,

Indlands- og Arabíuflekunum og myndaði hluta af Gondvana sem var risaheimsálfa á þeim

tíma. Síðar sameinuðust Gondvana, sem var á suðurshveli jarðar, og Lárasía, sem var

risafleki á norðurhveli, jarðar en við þá sameiningu varð Pangea til. Sameining Gondvana

og Lárasíu var á síðari hluta fornlífsaldar. En Pangea byrjaði svo að brotna í sundur í

byrjun miðlífsaldar. Þá var afríski flekinn enn partur af Gondvana en á síðari hluta krítar

hafði Gondvana skipst upp í Suður-Ameríku-, Afríku-, Ástralíu- og Indlandsflekana

(Stanley, 2009). Í dag er afríski flekinn aftur að fara í gegnum stórar breytingar því að í

Austur-Afríku er virk meginlandsgliðnun. Þar er flekinn að brotna upp í tvo fleka sem reka

til austurs og vesturs en það hefur orsakað myndun Austur-afríska sigdalsins (Macgregor,

2014). Þessi gliðnun á meginlandi gerir svæðið mjög áhugavert til rannsókna og býður upp

á mikla jarðfræðilega fjölbreytni í Austur-Afríku. Rannsóknir á þeim hraunum sem gosið

hafa á rekbeltum síðustu milljónir ára, hafa sýnt fram á að möttulinn þar sem þau eiga

uppruna sinn er misleitur. Forðabúr úthafshryggjabasalts (Mid-ocean ridge basalt, MORB)

er nokkuð þó einsleitt og talið vera í efrihluta möttuls eða í linhvelinu. Sá hluti möttuls er

kallaður hin sneyddi efri möttull (Depleted MORB Mantle, DMM) en hann er snauður í

innangarðsefnum (White, 2013). Úthafshryggjabasalt er það berg sem kemur upp á

rekbeltum og því líklega það basalt sem finnst í Austur-afríska sigdalnum.Til þess að meta

þær aðstæður og þau ferli sem ríkja í möttli er hægt að rannsaka hnyðlinga en þeir eru

bergbrot úr möttli sem ferðast hefa með kviku upp á yfirborð (Marshak, 2012). Rannsóknir

á hnyðlingum geta því gefið innsýn inn í þau ferli sem ráðandi eru í möttli og hita- og

þrýstingsskilyrði á dýpi sem ekki er hægt að bora niður á. Rekbeltið í Austur-Afríku þekur

mjög stórt svæði en það nær frá Afar í norður Eþíópíu og suður að Mósambík (Macgregor,

2014).

Í þessu verkefni eru skoðaðir hnyðlingar úr Austur-afríska sigdalnum. Sýnin sem um er að

ræða eru frá átta mismunandi stöðum en sýnatökustöðunum er skipt niður og þeir flokkaðir

í þrjú rannsóknarsvæði. Þessi rannsóknarsvæði eru Afar svæðið, norður Kenýski

sigdalurinn og suður Kenýski sigdalurinn. Í verkefninu eru svæðin rædd sem Afar, norður

Kenýa og suður Kenýa þó landfræðilega fellur til að mynda syðsti hluti Eþíópíu innan

norður Kenýu rannsóknarsvæðisins og einnig norður Tansanía innan suður Kenýu

rannsóknarsvæðisins.Meirihluti sýnanna eru pýroxenítar en einnig eru nokkrir peridótítar,

en aðeins voru pýroxen og ólivín kristallar sem finnast í sýnunum tekin fyrir í þessari

rannsókn. Aðal- og snefilefnagreiningar voru gerðar á öllum sýnunum í örgreini, þau

skoðuð í rafeindasmásjá og gerður samanburður á aðal- og snefilefnasamsetningu pýroxens

og ólivíns steinda á milli rannsóknarsvæða. Þá er meginmarkmið verkefnisins að skoða þá

breytingu sem hnyðlingarnir gefa til kynna á milli mismunandi rannsóknarsvæða. Þá helst

til að kanna breytingar í bergefnafræði á milli svæðanna og einnig reynt að meta og gera

samanburð á myndunaraðstæðum með tilliti til hita- og þrýstingsskilyrða. Skoðuð eru

tengsl á milli ísótópa rokgjarna efna og aðal- og snefilefna. Þannig eru þrýstingsskilyrði

notuð til að reyna að meta hvaðan í möttli hnyðlingarnir hafa myndast.

3

2 Jarð- og bergfræðilegur bakgrunnur

2.1 Jarðfræði svæðisins

2.1.1 Gliðnun meginlandanna og myndun úthafsskorpu

Á fyrri hluta 19. aldar setti Wegener fram tilgátu sína um flekahreyfingar, hann beitti fyrir

sér jöklunarsögu, dreifingu steingervinga og tengdi saman bæði legu og jarðfræði heims-

álfanna. Kenningu hans var þó ekki vel tekið í vísindasamfélagi þess tíma og hans helsta

mótspyrna var að geta ekki útskýrt hvaða afl gæti drifið flekahreyfingarnar áfram. Í dag,

mörgum áratugum síðar, er kenning Wegeners um flekahreyfingar viðurkennd og sú stað-

reynd að jarðskorpan er á hreyfingu er lykill að fjölda jarðfræðilegra ferla og því grunnur

margra rannsókna í dag. Flekamót er þar sem tveir flekar mætast og er flekamótum skipt

niður í þrjár megingerðir en þær eru niðurstreymisbelti, rekbelti og hliðrunarbelti

(Marshak, 2012). Gliðnum meginlandsskorpu á sér stað á rekbelti en það er ferli þar sem

meginlandsskorpa og steinhvelið verða fyrir láréttri teygingu. Á meðan teyging á megin-

landsskorpu og steinhveli á sér stað, er talað um meginlandsgliðnun, við það þynnist

steinhvelið og linhvelið kemst nær yfirborði. Að lokum rifnar meginlandsskorpan og

steinhvelið í sundur og linhvelið nær að yfirborði. Við frekara rek hefst myndun hafs og

mun rekbeltið þá einkennast af úthafshrygg (Mynd 1). Við upphaf gliðnunar myndast sig-

gengispör sem orsaka sigdali. Virk gliðnunarsvæði eru svæði þar sem virk misgengi finnast

með tilheyrandi jarðskjálftum ásamt eldvirkni en óvirk svæði hafa ummerki um forn

misgengi og eldvirkni (Pluijm & Marshak, 2004).

J. Tuzo Wilson setti fram þá kenningu að Atlantshafið hefði myndast og lokast áður en

Atlantshafið eins og við þekkjum það í dag myndaðist, ferlið þar sem opnun og lokun hafa

á sér stað er í dag kallað Wilson-hringrásin. Wilson-hringrásin byggir á því að megin-

landsfleki brotnar í tvo fleka sem reka í sundur og á milli þeirra myndast úthaf en eftir

ákveðinn tíma byrja flekarnir að stefna aftur saman. Á endanum rekast flekarnir saman og

verður þá árekstur tveggja meginlandsfleka sem orsakar fellingafjöll, flekarnir tveir sam-

einast svo í einn fleka og fellingafjöllin rofna. Í grófum dráttum endar flekinn því eins og

hann var í upphafi. Á mynd 1 má sjá fyrstu skrefin í Wilson-hringrásinni en þau lýsa því

ferli sem á sér stað í Austur-Afríku í dag (Wilson, 1966; Marshak, 2012).

Síðan um aldamótin 1900 hefur Austur-afríski sigdalurinn gefið mikilvægar grunnupplýs-

ingar um meginlandsgliðnun. Þar er hægt að finna gliðnun á mismunandi þróunarstigum,

allt frá myndun rekbeltis sem veldur meginlandsgliðnun að myndun úthafs vegna rekbeltis

í gegnum úthafshrygg. Athuganir á meginlandsgliðnun gefa til kynna að staðsetning

rekbeltis sé ekki tilviljunarkennd heldur leitar rekið eftir veikleikum í meginlandsskorpu.

Því getur veikleiki í skorpu leitt til misgengja og þynningu hennar án þess að nálæg skorpa

verði fyrir nokkrum áhrifum. Dæmi um veikleika í skorpu eru jaðrar Tansaníu skjaldarins

en Austur-afríski sigdalurinn hefur leitað í veikleika í jöðrum hans og þar skiptist

sigdalurinn til austurs og vesturs í kringum skjöldinn (Mynd 2). Annað dæmi um veikleika

sem gliðnun leitar eftir eru veikleikar í berggrunni en í berggrunni Eþíópíu eru til að

mynda tvær jarðmyndanir frá frumlífsöld sem mætast. Á milli þessara tveggja

jarðmyndana er megin Eþíópíu gliðnunin (MER) en hún hefur myndast í mótum þessarra

4

fornu jarðmyndana. Undanfarin ár hafa verið gerðar nákvæmari jarð- og jarðeðlisfræði

rannsóknir á reki í Afar, þessar rannsóknir hafa aukið skilning á þeim ferlum sem eiga sér

stað á svæðinu og því gefið aukna vitneskju um almenna meginlandsgliðnun. Meðal þess

sem hefur verið skoðað í Afar er samspil plötuhreyfinga og eldvirkni á síðari hluta

meginlandsgliðnunar (Corti, 2011).

Mynd 1. Þróun meginlandsgliðnunar. Time 1 sýnir misgengi og sprungur myndast inni á

meginlandi. Time 2 sýnir gliðnun hefjast og sigdal myndast á milli misgengja ásamt

þynningu á skorpu. Time 3 sýnir áframhaldandi gliðnun, þar sést þynning skorpu og

steinhvels, við aukna þynningu leitar linhvelið nær yfirborði. Time 4 sýnir skorpu og

steinhvel hafa rifnað og rekið í sundur hafið, þá er úthaf í myndun þar sem gliðnun á sér

stað í úthafshrygg. Linhvelið hefur náð í gegnum bæði steinhvel og skorpu og er komið að

yfirborði (Marshak, 2012).

5

2.1.2 Austur-afríski sigdalurinn

Myndun og þróun Austur-afríska sigdalsins

Austur-afríski sigdalurinn (e. East African Rift system eða EARS) er innanfleka rekbelti

staðsett á Afríkuflekanum. Sigdalnum er gjarnan skipt upp í tvær megin greinar en þær eru

austur og vestur sigdalurinn (Mynd 2), suðaustur hluti sigdalsins er þó stundum skil-

greindur sem þriðja grein sigdalsins. Austur sigdalurinn nær yfir um 2200 km svæði en

hann nær frá þrískilum í Afar, suður í gegnum Eþíópíu og Kenýu og inn í norður Tansaníu

þar sem hann endar. Vestur sigdalurinn nær yfir 2100 km frá Lake Albert í Úganda suður

að Lake Malawi við Malaví, Mósambík og Tansaníu. Sigdalurinn myndaðist vegna mis-

gengjasvæðis þar sem misgengi eru bæði í austri og vestri og sigdalur á milli. Misgengis-

svæðinu var fyrst lýst árið 1891 (Chorowicz, 2005). Austur-afríski sigdalurinn er því

afleiðing langlífs misgengiskerfis sem liggur í gegnum Austur-Afríku og á þessu kerfi

finnst sums staðar eldvirkni á yfirborði. Jarðfræðilega eru austur og vestur hluti sigdalsins

ólíkir og eru einkenni austur sigdalsins mikil eldvirkni á yfirborði og grunnum

jarðskjálftum, þá grynnri en 15 km dýpi. Vestur sigdalurinn einkennist frekar af dreifðri

eldvirkni, sem er yngri en á austari hlutanum, ásamt stórum djúpum jarðskjálftum, þá á yfir

30 km dýpi ásamt stórum sigdölum þar sem stór stöðuvötn finnast í dag. Lyfting lands

ásamt dreifðri eldvirkni í Austur-Afríku áður en rek hófst bendir til þess að rekbeltið sé

afleiðing möttulsstróks við mörk lin- og steinhvels (Corti, 2011). Austur-afríski sigdalurinn

myndar skil á Afríkuflekanum og skiptir honum upp í tvo aðra fleka en þeir eru Nubian

flekinn til vesturs og Somalian flekinn til austurs (Keir, Bastow, Pagli & Chambers, 2013).

Í dag er afstæð hreyfing Nubian og Somalian flekanna í andstæðar áttir, þannig að

meginland Afríku er að rifna í sundur. Afstætt rek flekanna er þó hægt en ef það heldur

áfram næstu 10 til 20 milljón ár mun nýtt haf á stærð við Rauðahafið aðskilja flekana.

(Pluijm & Marshak, 2004).

Austur-afríski sigdalurinn er eitt besta og skýrasta dæmið um virkt gliðnunasvæði á

meginlandi í dag. Hugtakið Austur-afríski sigdalurinn er venjulega vísun í þá gliðnun sem

hefur átt sér stað á nýlífsöld. Virkni gliðnunar á svæðinu skiptist þó í þrjá megin atburði.

Fyrsti atburðurinn er gliðnun snemma á paleógen, sú gliðnun hófst þó seint á krít og hélt

áfram inn á paleógen. Næsti atburður hófst á ólígósen og var virkur að fyrri hluta míósen.

Síðasti atburðurinn er sú gliðnun sem er enn virk í dag og hófst um mitt míósen eða fyrir

8–11 milljónum ára. Í fyrsta atburðinum var sprungustefnan NV-SE en í seinni tveim er

megin sprungustefnan N-S en þó með undantekningum. Austur-afríski sigdalurinn hefur

verið rannsakaður mikið og hefur þróun hans í gegnum nýlífsöld verið rakin með því að

skoða opnur og misgengi, kjarna úr stöðuvötnum, með aldursgreiningum á gosefnum og

með upplýsingum úr borholum. Jarðeðlisfræðileg gögn frá óbeinum mælingum hafa einnig

verið notuð til að túlka gliðnunina en með þeim hefur dýpri gliðnun verið mæld og

jarðskjálftar kortlagðir (Macgregor, 2014).

6

Mynd 2 a–d. Þróun gliðnunar í Austur-Afríku síðustu 28 milljón árin. Á myndinni sést

þróun bæði austur og vestur hluta Austur-afríska sigdalsins í kringum Tansaníu skjöldinn.

Rauði liturinn á myndunum táknar eldvirkni, brúni liturinn og skyggðu svæðin tákna

landslagshækkun (Macgregor, 2014).

7

Í norður Kenýu fyrir um 35 milljónum ára hófst fyrsta N-S stefnu gliðnunin og í Afar fyrir

um 25 milljónum ára. Mikil flæðibasölt mynduðust í Eþíópíu fyrir um 25–28 milljónum

ára vegna fargsléttis á heitareitnum í Afar (Mynd 2a). Fyrir um 8 milljónum ára (Mynd 2b)

var gliðnunin búin að ná frá Afar suður eftir Eþíópíu og mynda norður megin Eþíópíu

gliðnunina (e. Main Ethipia Rift, MER). Gliðnunin hafði einnig náð frá norður Kenýu og

norður í gegnum Eþíópíu, þá hefur suður og mið megin Eþíópíu gliðnunin myndast. Frá

norður Kenýu hefur gliðnunin einnig haldið áfram suður í gegnum Kenýu. Á þessum tíma

hafði vestur sigdalurinn einnig byrjað að myndast og gliðnun hafði átt sér stað frá vestur

Úganda og suður með Tansaníu skildinum að Malaví. Gliðnunin sem átti sér stað á þessum

tíma er upphaf þess atburðar sem er enn virkur í dag. Fyrir 3 milljónum ára (Mynd 2c)

hefur suður, mið og norður megin Eþíópíu gliðnunin tengst saman ásamt því að gliðnunin

hefur náð suður í gegnum Kenýu inn í norður Tansaníu. Í vestur sigdalnum hefur gliðnunin

haldið áfram suðaustur meðfram mörkum Malaví og Tansaníu og suður með vesturhluta

Mósambík. Í dag (Mynd 2d) er gliðnunin svipuð og hún var fyrir 3 milljónum ára en til

austurs hefur gliðnunin gengið enn sunnar í gegnum Tansaníu (Macgregor, 2014).

Bergfræði

Þar sem afríkuflekinn er gamall og saga hans spannar langan tíma er bergfræði flekans og

þeirra myndanna sem leggja honum til efni fjölbreytt og flókin. Austur-afríski sigdalurinn

er eitt af helstu alkalí svæðum heims en basalt sem finnst þar er frá því að vera þóleiít að

mjög alkalísku basalti (Frost & Frost, 2014). Nálægt þrískilum og við arma þess, er

storkuberg oftast nær þóleiískt. Þetta á við um Afar þar sem skil þriggja fleka mætast en

þar finnast þóleiít flæðibasölt en sunnar inn á Austur-afríska sigdalnum verður bergið

alkalískt en það er vegna þess að alkalísk kvika kemur frá dýpra forðabúri og myndast við

minni hlutbráðnun en þóleiísk kvika (Klein & Philpotts, 2015). Í Afar og Eþíópíu finnst

helst berg frá nýlífsöld, þá mest af þóleiít eða millialkalí basalti en í suður Eþíópíu finnst

þó svipað mikið af þóleiít og alkalí basalti. Dæmigert flæðibasalt er ríkjandi á báðum

svæðum. Í norður Kenýu finnst alkalí basalt og basanít frá míósen en millialkalí basalt frá

kvarter (Dautria & Girod, 1987). Þá eru þunn setlög yfir kvarter hraunlagastaflanum en

hann liggur á forkambrískum berggrunni (Orlando 2006). Við Chyulu Hills í suður Kenýu

finnst hraun frá kvarter og eru helstu bergtegundir á svæðinu foidít, kísilsnautt basanít og

alkalí basalt. Flestir hnyðlingarnir (Kafli 2.2) sem finnast á svæðinu eru í basanítinu. Að

undanskyldum hraunum frá kvarter finnast engin ummerki í Chyulu Hills um eldvirkni

yngri en 600 milljón ára en hraunin liggja á Mósambík berggrunninum. Með bylgju-

mælingum hefur Moho, mörk skorpu og efri möttuls, verið mælt á um 44 km dýpi. Mörk

lin- og steinhvols hafa ekki verið greind með bylgjumælingum en hnyðlingar frá norð-

vestur hluta svæðisins gefa til kynna að steinhvelið sé um 115 km þykkt (Ulianov 2006). Í

norður Tansaníu er eldfjallið Lashaine og er það aðallega úr ankaramít gjalli og karbónat

ösku, þar finnast basískir og útbasískir hnyðlingar ásamt brotum úr granúlútum sem hafa

myndbreyst úr alkalí gabbrói. Í um 60% af hnyðlingunum sem fundist hafa í Lashaine

finnst phlógópít sem gerði svæðið fyrsta svæði þar sem vötnuð steind fannst í möttulbergi.

Algengustu hnyðlingarnir sem finnast á svæðinu eru grófkornótt peridótít, garnet peridótít

og pýroxenít (Dautria & Girod, 1987).

8

2.2 Hnyðlingar (framandsteinar/e. Xenoliths)

2.2.1 Skilgreining

Hnyðlingar eru bergbrot úr steinhveli jarðar sem brotna úr grannbergi og ferðast með kviku

upp á yfirborð án þess að bráðna og blandast að fullu við kvikuna (Marshak, 2012). Þegar

kvikar er á leið upp á yfirborð þarf hún að brjóta sér leið í gegnum berg í steinhveli og

skorpu, við þetta ferli getur aflið í kvikunni brotið brot úr grannberginu og tekið með sér

upp á yfirborð. Myndun hnðlinganna á sér því stað í steinhveli eða skorpu en ekki í því

bergi sem þeir finnast í upp á yfirborði. Þessi bergbrot eru kallaðir framandsteinar eða

hnyðlingar en kvikan getur einnig tekið með sér kristallabrot en það kallast þá framand-

steind (e. xenocryst) (Sen, 2001). Hnyðlingum er gjarnan skipt niður í peridótíta og

pýroxeníta, en sú skipting fer eftir hlutfalli ólivíns og pýroxens í berginu (Mynd 3). Berg-

tegund hnyðlinga fer eftir steindasamsetningu þess en í möttulbergi eru helstu steindir

ólivín, cpx og opx. Berg með allt yfir 40% ólivín er skilgreint sem peridótít en yfir 60%

pýroxen er þá skilgreint sem pýroxenít (Winter 2014).

Mynd 3. Flokkun útbasísks bergs eftir IUGS. Myndin sýnir bergtegundir

hnyðlinga skipt eftir hlutfalli á milli opx, cpx og ol (Winter, 2014).

Vegna þess hve hratt hnyðlingar flytjast með kviku upp á yfirborð halda þeir steinda- og

efnasamsetningu sinni nokkuð vel. Steinda- og efnasamsetning hnyðlinga er í jafnvægi við

önnur skilyrði en ríkja á yfirborði jarðar, sem sagt við önnur hita- og þrýstingsskilyrði.

Hnyðlingar myndast í jafnvægi við ríkjandi myndunarskilyrði djúpt í jörðu þar sem hann

kristallast úr kviku. Hnyðlingar sem komið hafa upp í nýlegum eldgosum eru gjarnan

ferskir og hafi ekki orðið fyrir breytingum vegna annarra hita- og þýstingsskilyrða á leið

upp að og á yfirborði. Hnyðlingar koma upp á yfirborð með tveim tegundum af kviku-

virkni, það er alkalí basísk kvika og kimberlísk/lampróítísk kvika. Hnyðlingar sem koma

upp með alkalí basískri kviku koma oftast frá um 40–60 km dýpi en aldrei dýpra en 80 km,

þessir hnyðlingar koma því einungis úr steinhvelinu. Hnyðlingar sem koma upp með

kimberlískri/lampróítískri kviku eru stöðugir við 1400°C og um 70 kbar, þeir koma því frá

um það bil 220 km dýpi, þó er algengt að þeir hnyðlingar sem koma frá svo miklu dýpi

hafi orðið fyrir breytum á efnasamsetningu bergsins sökun metasomatism, sem er breyting

á efnasamsetningu bergsins að tilstuðlan utanaðkomandi vökva eða bráða, án þess að verða

að bráð (Jackson, 1998).

9

2.2.2 Helstu steindir

Pýroxen

Pýroxen eru keðjusíliköt þar sem hver kísilhyrna, SiO4, tengist tveimur öðrum kísilhyrnum.

Grunnefnaformúla pýroxens er XYSi2O6, en þó getur Al3+ staðgengið fyrir Si4+ í kristal-

grindinni. Í magnesíum-járn pýroxenum, eins og skoðaðir eru í þessu verkefni, sitja Mg2+,

Fe2+ eða Ca2+ í X anjóna sætinu og Mg2+ eða Fe2+ í Y anjóna sætinu. Pýroxenum er skipt

niður í tvo meginflokka en það eru orþópýroxen (opx) og klínópýroxen (cpx). Samsetningu

magnesíum-járn pýroxena er lýst með þremur endaþáttum en þeir eru wollastónít, ferrósilít

og enstatít (Mynd 4). Cpx er blanda milli þessa þriggja þátta en opx inniheldur það lítið

magn Ca2+ að þeir eru frekar blanda milli tveggja endaþátta, Mg2+ og Fe2+. Ef Ca2+ er yfir

50% af anjónunum í cpx flokkast steindin ekki lengur sem pýroxen því wollastónít er

pýroxen þar sem Ca2+ þyrfti að vera í bæði X og Y anjónarsætunum til að hlutfallið yrði

yfir 50% Ca2+ og skekkir það kristalgrindina of mikið, því myndi sá kristall flokkast undir

pýroxeníða. Pýroxen er algengt í últrabasísku og basísku bergi og eru algengustu pýroxen-

ítar í storkubergi ágít, pigeonít og orþópýroxen (Nesse, 2012).

Mynd 4. Endaþættir pýroxens. Wollasónít, Wo, sem er endaþáttur kalsíum, enstatít, En,

sem er endaþáttur magnesíum og ferrósilít, Fs, sem er endaþáttur járns (Alden, 2009).

Ólivín

Ólivín (ol) tilheyrir hópi eyjasílikata þar sem hver kísilhyrna stendur stök. Efnaformúla

ólivíns er (Mg, Fe)2SiO4. Ólivín myndar blandröð á milli tveggja endaþátta en þeir eru

forsterít, MgSiO4 og fayalít, FeSiO4. Mangan, Mn2+, getur þó staðgengið fyrir Fe2+ eða

Mg2+ en sjaldgæft er að sú staðgengi gerist í nógu miklum mæli til að telja Mn2+ sem þriðja

endaþáttinn. Þegar ólivín kristallar eru að myndast er Mg/Fe hlutfallið í kristallinum mun

hærra en í kvikunni sem þeir kristallast úr en með auknum vexti minnkar Mg/Fe hlutfallið í

kristallinum og eru ólivín kristallar því oft beltaðir með tilliti til Mg/Fe þar sem hæðsta

Mg/Fe gildið finnst í kjarnanum. Ólivín er algengt í últrabasísku og basísku bergi og finnst

oft með pýroxeni og plagíóklasi. Ef kísilmagn í umhverfi ólivíns eykst hvarfast ólivínið við

kísilinn og myndar pýroxen, því er ólivín ekki stöðugt í ísúru og súru bergi (Nesse, 2012).

10

Aðrar steindir

Aðrar algengar steindir í peridótítum eru spínill eða granat, þessar tvær steindir eru í jafn-

vægi við mismunandi þrýsting en við aukinn þrýsting hvarfast spínill og verður að granati.

Þessar tvær steindir eru álríki fasi bergsins við háan þrýsting í jörðu en við enn lægri

þrýsting er plagíóklas ríkjandi álfasi í bergi (Klein & Philpotts, 2015). Plagíóklas er

grindsílikat sem myndar blandröð milli tveggja efnaþátta, NaAlSi3O8 og CaAl2Si2O8.

Plagíóklas er algengasta steind í jarðskorpunni og finnst bæði í storku- og myndbreyttu

bergi. Spínill hefur efnasamsetninguna MgAl2O4 og er oxíð, en hann er annar endaþáttur-

inn á milli járns og magnesíum ál oxíðs. Granat er eyjasílikat með algenga efnasamsetn-

ingu sem X3Al2(SiO4)3 þar sem X er Mg2+, Fe2+, Mn2+ eða Ca2+ en granat finnst einnig oft í

myndbreyttu bergi. Fleiri steindir sem finnast í hnyðlingum eru til að mynda bíótít og

demantur (hreint háþrýsti kolefni) sem finnast í kimberlískum kvikum og súlfíð (Nesse,

2012).

2.2.3 Rannsóknir á hnyðlingum

Rannsóknir á berg- og jarðefnafræði hnyðlina hafa gefið af sér mikilvægar upplýsingar um

innviði efsta hluta jarðar, þar sem þeir hafa myndast í jafnvægi við önnur skilyrði en eru

ríkjandi á yfirborði. Hnyðlingar eru einu gluggar okkar inn í aðstæður sem ríkja djúpt í

skorpu og efsta hluta möttuls, því er mikilvægt að skilja og rannsaka hnyðlinga til þess að

skilja betur þær aðstæður sem ríkja á því dýpi sem við getum ekki borað niður á (Sen,

2001). Nixon (1987) skipti vísindamönnum sem rannsaka hnyðlinga niður í tvo hópa, fyrri

hópurinn skoðar hvar þeir finnast og í hvaða jarðfræðilega umhverfi. Þessi hópur fæst

þannig við spurningar er varða fjölbreytni þeirra, hlutfall þeirra í bergi, efnasamsetning

þeirra og uppbygging. Aldur þeirra í samanburði við móðurberg þeirra og ef hann er ekki

sá sami hvað geta þeir þá sagt um efri möttul svæðisins, þá sérstaklega hvort möttullinn

hefur orðið fyrir auðgun vegna metasomatism eða snauður vegna kvikumyndunar. Seinni

hópurinn er helst að skoða aðstæður sem hnyðlingarnir myndast við. Þá skoða þeir hita og

þrýsting við myndun bergsins og mörk stein- og linhvels.

11

3 Aðferðir

3.1 Sýni og undirbúningur þeirra

Sýnasafnið sem notað var í þessu verkefni var fengið frá leiðbeinanda höfundar, en þeim

söfnun þeirra spannar mörg ár þar sem ýmsir eiga hlut í máli. Í sýnasafninu, sem telur 23

sýni, voru einungis misstór brot af hnyðlingum eða jafnvel hrein kristalkorn. Stór handsýni

voru ekki aðgengileg en sambærilegum, eða jafnvel sömu sýnum, hefur verið lýst annars

staðar. Þegar höfundur tók við sýnunum hafði leiðbeinandi þegar steypt þau inn í sneiðar,

þeim var steypt inn í epoxy pökka (Mynd 5) og yfirborð húðað með kolefnishúð. Sneið-

arnar voru 5 talsins merktar frá A til E, í hverri sneið voru 4–5 sýni sem innihéldu nokkur

korn hvert. Þessi sýni höfðu verið sérstaklega valin úr stærra safni vegna þess að gasblöðru

innihald þeirra var mjög hátt og styrkur reikulla efna því mikill. Í töflu 1 má sjá nöfn

sýnanna sem notuð voru í verkefninu og sýnunum skipt niður á rannsóknarsvæðin þrjú.

Tafla 1. Skipting sýna á rannsóknarsvæði.

Mynd 5. Sýnin þegar búið var að steypa

þau inn í pökka og gera þau tilbúin til

aðalefnagreininga.

3.1.1 Hnyðlingar þessa verkefnis

Á mynd 6 sjást sýnatökustaðir hnyðlinganna sem skoðaðir eru í þessu verkefni. Þá er hægt

að sjá rannsóknarsvæðin þrjú og hvernig sýnatökustaðirnir tengjast hverju rannsóknar-

svæði. Þar má sjá Brothers Islands, Tat‘Ali og Erta Ali sem eru hluti af Afar rannsóknar-

svæðinu, Dole/Dilo og Megado sem eru hluti af norður Kenýu rannsóknarsvæðinu og svo

Chyulu Hills, Eledoi og Lashaine sem eru hluti af suður Kenýu rannsóknarsvæðinu. Í Afar

voru TF-# sýnin tekin frá Brothers Islands í Rauðahafinu og G-# sýnin voru tekin við Erta

Ale og Tat‘Ali í norður Eþíópíu. Í norður Kenýu voru TAA# sýnin tekin við Dole og

Afar Norður Kenýa Suður Kenýa

G-114 TAA329B Ke1910/11

G-115 TAA332B Ke1911/4

G-116 TAA332C Ke1911/15

G-122 TAA345B Ke1916/13

G-123 TAZ09-26

G-124 TAZ09-27

TF-136 Las-3b

TF-140 Las-3d

Las-3f

Las-4a

Las-4c

12

Megado sem staðsett eru í suður Eþíópíu. Í suður Kenýu voru Ke# sýnin tekin í Chyulu

Hills í suður Kenýu, Taz# og Las# sýnin voru tekin í norður Tansaníu í Eledoi og Lashaine

(Tafla 3). Í þessu verkefni verða skoðuð 23 sýni þar af voru átta frá Afar, sex pýroxenítar

og tveir peridótítar, frá norður Kenýu voru fjögur sýni, öll pýroxenítar og frá suður Kenýu

voru 11 sýni, sjö pýroxenítar og fjórir peridótítar.

Mynd 6. Myndin sýnir Austur-afríska sigdalinn. Á myndinni sjást sýnatökustaðir

sýnanna sem notuð eru í þessu verkefni. (Sæmundur A. Halldórsson,

Hilton, Chakraborty, Scarsi, Tsegeye & Hopp, 2016).

Sömu sýni og skoðuð eru í þessu verkefni hafa verið tekin fyrir í öðrum greinum, til dæmis

Orlando o.fl. (2006) og Ulianov o.fl. (2006). Í Orlando (2006) voru skoðaðir útbasískir

hnyðlingar frá suður Eþíópíu sem hafa komið upp á yfirborð með basalthrauni frá kvarter.

Hnyðlingar eru spiníl lherzolít, pýroxenít granat- og/eða spínil pýroxenít stundum með

amfíból. Þar eru gerðar aðal- og snefilefnagreiningar bæði á hnyðlingunum og steindunum

í þeim. Í þessari grein eru TAA# sýnin sem skoðuð eru í þessu verkefni einnig skoðuð. Í

Ulianov o.fl. (2006) eru skoðuð álrík granat-spínil websterít, Mg-Al granúlít og Ca-Al

granúlít hnyðlingar frá Chyulu Hills. Þar eru gerðar modal mælingar á berginu ásamt aðal-

og snefilefnagreiningum og myndunaraðstæður bergsins metnar. Í þessari grein eru skoðuð

Ke# sýni frá Chyulu Hills og Ke1910/11 sýnið er sameiginlegt með greininni og þessu

verkefni. Rannsóknarsvæðin hafa einnig verið tekin fyrir í öðrum greinum og má þar nefna

Reisenberg o.fl. (2004) sem skoðaði osmínum samsætur og Re-Os hlutföll í peridótítum frá

suður Eþíópíu sem fellur undir rannsóknarsvæðið norður Kenýa, Kaeser o.fl. (2006) skoð-

aði hnyðlinga úr kvarter basaníti og alkalí basalti frá Marsabit í norður Kenýu, en þá

skoðaði hann peridótíta til að ákvarða hita- og efnabreytingar í steinhvelinu og í Meshesha

o.fl. (2011) var Turkana sigdalurinn í suður Eþíópíu skoðaður og þar skoðaðir Sr-Nd-Pb

samsætur í hnyðlingum til að meta þróun steinhvelsins á svæðinu. Í þessu verkefni eru

13

notuð sömu sýni og hjá Sæmundi A. Halldórssyni o.fl. (2016) þar sem skoðuð eru rokgjörn

efni og samsætur þeirra en hér er áherslan á að skoða aðal- og snefilefnasamsetningu

pýroxens og ólivíns kristalla.

3.2 Rafeindasmásjá

Í þessu verkefni var notaður rafeindasmásjár af gerðinni Hitachi TM3000 Tabletop Micro-

scope sem staðsettur er í Öskju og í eigu Jarðvísindastofnunnar.

Rafeindasmásjár (e. Scanning Electron Microscopy, SEM) eru tæki sem hafa mismunandi

tilgang, oft eru þeir notaðir í bergfræðilegum tilgangi við að fá myndir af sýnum í mjög

smáum skala. Ein gerð er BSEM (back-scattered electrons) sem byggist á því að rafeinda-

geisla er skotið á yfirborð sýnis þar sem rafeindirnar endurkastast við fjaðrandi árekstur á

yfirborð sýnisins. Hve mikið af rafeindum endurkastast fer eftir massa atómsins sem

verður fyrir árekstri. Rafeindasmásjár gefa því góða niðurstöðu af dreifingu atómmassa á

yfirborði sýnisins. Einnig er hægt að fá magnbundna dreifingu í gegnum snið til að skoða

breytileika í styrk efna. Önnur týpa af myndum sem hægt er að fá úr SEM er CL

(cathodoluminescence) en það byggist á því að fanga ljóseindir sem myndast við snertingu

rafeindageislans á yfirborð sýnisins. Ljóseindirnar losna oft úr óreglu á kristalgrind eða ef

snefilefni eru til staðar. Því geta CL myndir sýnt óreglu í kristalbyggingu sem er erfitt að

greina með öðrum aðferðum (Blundy & Cashman, 2008).

Sýnin voru skoðuð í rafeindarsmásjá (SEM) í undirbúningsvinnu fyrir vinnu í örgreini.

Fyrir skoðun í rafeindasmásjá voru sýnin undirbúin með kolefnislími sem límt var utan á

sneiðarnar, frá yfirborði niður með hlið sneiðarinnar til þess að leiða rafeindir í geisla af

yfirborði niður í plötu, var þetta gert til að ná jarðtengingu. Í rafeindasmásjánum voru

sýnin skoðuð og myndir teknar af hverju sýni fyrir sig, hvert korn var skoðað til að kort-

leggja sýnin fyrir frekari vinnu í örgreini. Þá voru valin hentug korn og staðsetningar fyrir

hvert sýni til efnagreiningar. Kortlagningavinna á kornunum með myndum úr rafeinda-

smásjánum var unnin samhliða því að velja hentug korn til frekari greiningar. Voru þessar

upplýsingar notaðar til hliðsjónar við vinnslu í örgreini.

3.3 Örgreinir

Örgreinirinn sem notaður var er af gerðinni JXA-8230 SuperProbe Electron Probe Micro-

analyzer (EPMA) og var hann nýlega keyptur og settur upp á Jarðvísindastofnun. Tækið

byggir á mjög stöðugum rafeindasmásjá ásamt örgreini sem sameinar bæði WDS og EDS

(JOES USA, 2016).

Örgreinir (e. Electron Microprobe Analysis, EMPA) byggist á því að rafeindageisla er

skotið á sýni og örvar rafeindir í atómunum, atómin senda frá sér röntgengeisla vegna

örvunar rafeindar á milli hvolfa (K, L og M) innan atómsins. Orkan sem losnar með rönt-

gengeislanum er mælanleg og hefur hvert frumefni ákveðna orku sem það gefur frá sér og

því hægt að meta hvaða frumefni eru til staðar í sýninu. Styrkur röntgengeislans er svo

metinn sem fall af styrk frumefnis í sýninu og því hægt að meta hvaða frumefni eru til

staðar ásamt styrk þess í sýninu. Styrkur röntgengeislans er metinn eftir tveim aðferðum,

annaðhvort sem fall af orku geislans (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, EDS) eða

eftir bylgjulengd geislans (Wavelength Dispersive X-ray Spectroscopy, WDS). EDS

byggist á því að meta orku röntgengeislanna og metur þá allt orkurófið samtímis í nokkrar

14

mínútur á meðan WDS metur ákveðnar bylgjulengdir yfir ákveðinn tíma og mælir því ekki

allar bylgjulengdir samtímis, WDS greiningar taka einnig nokkrar mínútur en tími beggja

mælinga fer eftir styrk efnanna, því lægri styrkur því lengri tíma taka mælingarnar. WDS

mælingar eru flóknari og dýrari en hafa lægri greiningarþröskuld en EDS og geta því mælt

lægri styrk með meiri nákvæmni. Einnig er hægt að fá efnadreifingu á korti eða yfir snið

með WDS eða EDS, með því að sameina efnadreifingakort örgreinis og BSEM mynd er

hægt að meta mismunandi fasa sem ekki er hægt að aðgreina einungis með BSEM ef fasar-

nir hafa svipaðan atómmassa. Þegar efnagreina á sýni í örgreini þarf að meta hvernig raf-

eindageisla þarf að nota, við mælingar á sílikötum er oftast notast við geisla með 5–15 nA

staumi og 15–20 keV rafeindum. (Blundy & Cashman, 2008).

Í undirbúningsvinnu fyrir efnagreiningar í örgreini voru sneiðarnar endurhúðaðar, það var

nauðsynlegt til þess að húðin myndi vera nógu góð til að leiða rafeindir af yfirborði sýnis-

ins þegar rafeindageisla úr örgreini væri skotið á yfirboðið. Fyrst var fyrri húð slípuð af

með tækinu Buehler MetaServ 250 Grinder-Polisher. Við slípunina var notast við Al2O3

púður en fyrsta slípun var með 9 µm Al2O3 púðri, svo með 3 µm og að lokum 1 µm. Eftir

að fyrri húð hafði verið slípuð af var sett á ný kolefnishúð. Við húðunina var notast við

tækið Cressington Carbon Coater 208 Carbon og var sett 25 nm þykk húð á sneiðarnar.

Eftir að sneiðarnar voru tilbúnar fyrir efnagreiningarvinnu var farið með þær í örgreininn

til aðalefnagreiningar. Efnagreiningar voru gerðar á hverju sýni og voru gerðar mælingar á

tveim til fimm kornum í hverju sýni, fjöldi þeirra fór eftir aðgengi á góðum mælistöðum á

hverju korni fyrir sig. Í hverju korni voru svo teknir að minnsta kosti tveir mælipunktar og

meðaltal fyrir hvern fasa í hverju korni reiknaður. Við mælingar á sýnunum í þessu

verkefni var rafeindageislinn með 20 nA straum og 15 keV rafeindir, talningartími á

hæðsta punkti voru alltaf 30 sek. en á bakgrunni var talningartími annaðhvort 15 eða 30

sek. Staðlarnir sem notaðir voru við aðalefnagreiningu í örgreininum má sjá í töflu 2.

Tafla 2. Staðlar notaðir í örgreini fyrir aðalefnagreiningar á ólivíni og pýroxeni. Nöfn

staðlanna eru sett fram sem: Nafn sýnis, hvaðan sýnið er fengið.

Frumefni Staðall fyrir Pýroxen Staðall fyrir Ólivín

Si Augite, Smithsonian San Carlos Olivine, Smithsonian

Ti Hornblende Kakanui, Smithsonian Hornblende Kakanui, Smithsonian

Al Pyrope, Smithsonian Pyrope, Smithsonian

Fe Hornblende Kakanui, Smithsonian Fayalite Rockport, Smithsonian

Mn Bustamite, Astimex Bustamite, Astimex

Mg Hypersthene, Smithsonian Olivine, Astimex

Ca Diopside, Smithsonian Diopside, Smithsonian

Na Omphacite, Smithsonian Á ekki við

Cr Chromite, Smithsonian Chromite, Smithsonian

Ni Pentlandite, Smithsonian Pentlandite, Smithsonian

15

3.4 Hita- og þrýstingsmælir

Til ákvörðunnar á hita og þrýsting var notast við tveggja pýroxena hita– og þrýstingsmæli

frá Putirka (2008) (Mynd 7) en hann byggir á því að bæði cpx og opx séu í jafnvægi við

kristöllun. Hitamælar, jafna (36) og jafna (37) eru óháðir þrýsting. Jafna (36) byggist á

hitamæli Brey og Köhler (1990) og skoðar jónaskipti milli enstatít og ferrósilít í opx og

cpx en hún virkar best þegar kerfið hefur Mg#cpx > 0,75. Jafna (37) er aðlöguð að því að

Mg#cpx > 0,75 er skilyrði og gefur nákvæmari niðurstöður. Þrýstingsmælar Putirka, jafna

(38) og jafna (39) byggjast á þrýstingsmæli Mercier o.fl. (1984) ásamt þeim skilyrðum að

steindirnar séu í basísku umhverfi og Mg#cpx > 0,75. Þrýstingsmælir, jafna (38), er óháður

hita en í jöfnu (39) hefur verið bætt inn hitabreytu og er því háður hita.

Til þess að þessir þrýsingsmælar virki þurfa steindirnar að vera í jafnvægi en það er skoðað

með því að reikna út KD. Ef KD fyrir cpx og opx er innan markanna 1,09 ± 0,14 er hægt að

nota þrýstingsmæli Putirka. Jafnvægi er mælt með jöfnunni:

KD = (Fe – Mg)cpx – opx = (XFecpx / XMg

cpx) / (XFeopx / XMg

opx) = 1,09 ± 0,14

Mynd 7. Skjáskot af hita- og þrýstingsmælum sem notaðir voru úr Putirka (2008). Jafna

(36) og (37) eru hitamælar og jafna (38) og (39) eru þrýstingsmælar.

Útreikningar fóru fram í excel-skjali sem er aðgengilegt á síðu Putirka á vefslóðinni:

http://www.fresnostate.edu/csm/ees/faculty-staff/putirka.html undir Two Pyroxene

Thermobarometer.

17

4 Niðurstöður

Í niðurstöðum verður einungis áhersla lögð á að skoða ólivín og pýroxen kristalla sem

fundust í hnyðlingunum, innlyksur í pýroxen eða ólivín kristöllum verða ekki skoðaðar

frekar í þessu verkefni. Niðurstöðum verður skipt niður á áðurnefnd rannsóknarsvæði,

Afar, norður Kenýu og suður Kenýu.

4.1 Helstu steindir

Sýnin voru skoðuð í SEM og þar kannaðar þær steindir sem finnast í hnyðlingunum.

Mynd 8 a–d. SEM myndir af sýnum frá Afar. A) Sýni G-122, þar sjást cpx korn ásamt opx

innlyksum í einu korninu. B) Sýni G-124, þar sjást cpx kristallar með litlum ol kristöllum.

C) Sýni TF-136, þar sjást óþekktir kristallar (plagíóklas?) með ol kristöllum. D) Sýni TF-

140, þar sjást ol kristallar.

18

Á mynd 8 má sjá myndir úr SEM af fjórum sýnunum frá Afar. Í sýni G-122 (Mynd 8a)

sjást stórir cpx kristallar, þar sést á einum cpx kristal fjöldi opx innlyska, bæði inn í

kristallinum og á jöðrum hans, á öðrum cpx kristal sjást greinilegar hvítar innlyksur. Þá má

greina á öllum kornunum gas- og vökvablöðrur. Í sýni G-124 (Mynd 8b) sjást stórir cpx

kristallar, á tveim þeirra eru ólivín kristallar á jarðrinum. Á öllum cpx kristöllunum í

sýninu sjást litlar hvítar innlyksur ásamt gas- og vökvablöðrum. Í sýni TF-136 (Mynd 8c)

sjást óþekktar steindir (plagíóklas?) en ólivín finnast á jöðrum þeirra. Í sýni TF-140 (Mynd

8d) sjást stórir ólivín kristallar, þar má sjá einhverjar gas- og vökvablöðrur ásamt

innlyksum.

Fyrirfram var talið að sýni TF-136 og TF-140 væru bæði peridótít en skoðanir í SEM og

víðsjá sýndu að kristallarnir í TF-136 voru dekkri en þeir í TF-140 og efnagreiningar sýndu

síðar fram á að stærri kristallarnir í sýnunum væru ekki ólivín, en ólivín fannst sem litlir

kristallar með óþekktum stærri kornum.

Mynd 9 a–d. Myndir úr SEM af sýnum frá norður Kenýu. A&C) Sýni TAA332B, á mynd A

sjást cpx kristallar þar sem neðri kristallinn hefur mikið af opx innlyksum, á mynd C sést

stækkun á svæði sem sýnt er á mynd A og sýnir betur opx innlyksu í cpx kristal. B&D) Sýni

TAA345B, á mynd B sjást cpx kristallar með opx innlyksum. Á mynd D er búið að stækka

svæði sem sést á mynd B upp og sýnir betur opx innlyksu á cpx kristal ásamt áberandi

súlfíði (>100 míkrómetrar) í kristallinum.

19

Á mynd 9 má sjá SEM myndir af sýnum frá norður Kenýu. Myndir af TAA332B (Mynd 9a

og 9c) sýna stóra cpx kristalla, í einum þeirra er mikið af opx innlyksum eins og sést

greinilega á mynd 9c, þá sjást einnig gas- og vökvablöðrur. Í sama kristal sást væg breyting

í cpx kristallinum sjálfum sem orsakaðist af breytilegu járngildi í kristallinum. Sýni

TAA345B (Mynd 9b og 9d) sýnir stóra opx kristalla ásamt opx kristöllum á jöðrum cpx

kristallanna. Þá finnast einnig hvítar innlyksur í cpx kornunum ásamt gas- og vökva-

blöðrum. Á mynd 9d sést stór opx kristall í cpx korni ásamt stórri hvítri innlyksu.

Mynd 10 a–d. SEM myndir af sýnum frá suður Kenýu. A) Sýni Ke1911/4 sýnir ol kristalla.

B) Sýni Ke1916/13 sýnir cpx kristalla með opx innlyksu ásamt einum stærri opx kristal.

C) Sýni Las-3f sýnir cpx kristalla, en hvítu innlyksurnar eru möguleg súlfíð eða spínill.

D) Sýni Laf-4c sýnir cpx kristalla ásamt súlfíð innlyksu í einu cpx korninu.

Á mynd 10 sjást myndir úr SEM af sýnum frá suður Kenýu. Í sýni Ke1911/4 (Mynd 10a)

sjást ólivín kristallar, í þeim eru gas- og vökvablöðrur sem og innlyksur í sumum þeirra,

bæði inn í kristallinum og í jöðrum hans. Í sýni Ke1916/13 (Mynd 10b) sjást stórir cpx

kristallar og einn stór opx kristall. Opx innlyksur finnast svo á jöðrum cpx kornanna. Þá er

eitthvað um gas- og vökvablöðrur í kristöllunum. Í sýni Las-3f (Mynd 10c) sjást stór cpx

korn og hvítar innlyksur í þeim. Í einu korninu sést einnig dökk grá innlyksa. Í sýni Las-4c

(Mynd 10d) sjást stórir cpx kristallar, þá er stór vökvablaðra í einum þeirra og við hana er

súlfíð innlyksa, í sama korni sjást litlar gasblöðrur í línu í gegnum kornið.

20

4.2 Efnasamsetning helstu steinda

Aðal- og snefilefnagreiningar voru gerðar á sýnunum í örgreini og þá í þeim tilgangi að

skoða pýroxena og ólivín og því var aðeins staðlað fyrir þessar steindir. Niðurstöður úr

örgreini má sjá í töflu 4, niðurstöðunum er skipt niður í áðurnefnd svæði. Frumefnin eru

mæld og sett fram sem oxíð en sömu frumefni voru mæld í bæði pýroxeni og ólivíni að

natríum, sem var ekki mælt í ólivín kristöllunum, undanskyldu. Oxíðin eru öll gefin upp

sem þungaprósenta. Magnesíum tala, Mg#, er reiknuð með mólstyrk járns og magnesíum

með jöfnunni Mg# = Mg/(Mg+Fe) og Cr# er reiknað með mólstyrk króms og áls með

jöfnunni Cr# = Cr/(Cr+Al). Fyrir hvert korn er sett fram meðaltal af mælingum á hverjum

fasa sem mældur var.

Í töflu 3 sést efnasamsetning allra ólivín og pýroxen kristallanna sem mældir voru. Pýroxen

kristallarnir eru gefnir sem blandröð milli þriggja fasa og ólivín kristallarnir sem blandröð

milli tveggja fasa.

Tafla 3. Samsetning ólivíns og pýroxens skipt eftir svæðum, taflan sýnir mörk blöndunar

milli endaþátta steindanna þar sem steindir hvers svæðis falla inn í.

Steind Afar Norður Kenýa Suður Kenýa

Ol Fo81-88 Á.e.v.* Fo87-92

Cpx Wo42-44En46-50Fs8-14 Wo41-51En42-48Fs7-12 Wo46-49En40-45Fs9-12

Opx Wo4En82Fs14 Wo1-4En79-81Fs17-18 Wo2En79-90Fs8-20

*Á ekki við þar sem engir ólivín kristallar voru mældir í norður Kenýu

Í töflu 3 sést að hærra forsterít hlutfall er í ólivín steindum frá suður Kenýu en í Afar. Engir

ólivín kristallar voru mældir frá norður Kenýu og því engin samanburðargögn frá því

rannsóknarsvæði. Blöndun cpx á milli endaþáttanna þriggja er svipuð á milli svæða en

lægra wollestónít hlutfall í Afar en á hinum tveim rannsóknarsvæðunum og hærra ferrósilít

hlutfall, því eru Ca ríkustu cpx kristallarnir frá norður Kenýu en Ca snauðustu kristallarnir

frá Afar þar sem hlutur Mg er hærri. Opx kristallarnir innihalda lítið hlutfall wollestónít og

eru því gróft til tekið endaþáttur á milli enstatíts og ferrósilíts. Mg ríkustu opx kristallarnir

eru frá suður Kenýu en eru svipaðir í norður Kenýu og Afar. Aðeins ein opx mæling var í

Afar og því er gefið gildi ekki á neinu bili heldur endurspeglast aðeins af þessari einu

mælingu.

Á mynd 11 er búið að teikna endaþætti upp fyrir bæði pýroxen og ólivín og merkja sam-

setningu kornanna inn á myndina. Á mynd 11a má sjá mæld pýroxen gildi og í samanburði

við mynd 5, sem sett hefur verið sem bakgrunnur á myndina, sést að á öllum rannsóknar-

svæðunum finnast opx kristallar aðeins sem enstatít en þó með mismunandi hátt Mg gildi.

Samsetning cpx er þó mismunandi en í Afar finnast aðeins ágít, þar sem cpx kristallarnir

eru Mg ríkari en á hinum tveim stöðunum. Í norður Kenýu finnst bæði ágít og díopsít, þar

sem díopsít kristallarnir eru mjög ríkir í Ca og eru á mörkunum að vera skilgreindir sem

pýroxeníðar, og í suður Kenýu finnst aðeins díopsít. Á mynd 11b má sjá gildi fyrir ólivín

kristallana, þar sést að bæði í Afar og suður Kenýu er aðeins forsterít en allir kristallarnir

hafa mjög há gildi í Mg.

21

Mynd 11 a–b. Samsetning pýroxens og ólivíns í hnyðlingunum. A) sýnir samsetningu

pýroxens m.t.t. þriggja endaþátta, En, Fs og Wo. B) sýnir blandröð ólivíns á milli Fo og

Fa. Blár er fyrir Afar, rauður er fyrir norður Kenýu og grænn fyrir suður Kenýu.

22

23

24

25

26

27

4.3 Vensl aðal- og snefilefna

4.3.1 Magnesíum tala

Þegar samband Fe2+ og Mg2+ er skoðað nánar sem tíðni Mg# gildis á hverju rannsóknar-

svæði (Mynd 12) sést breytileiki Mg# á milli svæða, bæði fyrir pýroxen (Mynd 12a) og

ólivín (Mynd 12b). Í Afar sést að Mg# í px er almennt í kringum 0,85 og í ol í kringum

0,88 að undanskyldri einni mælingu með Mg# 0,81. Í norður Kenýu er Mg# í px um 0,84

en nokkrir kristallar með Mg# um 0,88 en engir ólivín voru mældir þaðan. Í suður Kenýu

er tvítoppa dreifing og eru flestir kristallarnir með Mg# í kringum 0,83 að undanskyldum

sex kristöllum með Mg# yfir 0,92, ólivín kristallarnir frá suður Kenýu eru svo flestir með

Mg# gildi í kringum 0,89 en tveir kristallar með Mg# um 0,92.

Mynd 12 a–b. Stöplarit sem sýnir fjölda kristalla með ákveðna Mg# fyrir

mismunandi rannsóknarsvæði. Á myndirnar hefur verið sett inn áætlað gildi Mg# gildi

fyrir DMM úr Workman og Hart (2005).

28

4.3.2 Pýroxen

Þegar efnasamsetning pýroxen kistallanna er skoðuð og teiknuð upp sambönd milli Mg#

og annarra frumefna í kristöllunum (Mynd 13) má sjá tengsl efnanna á hverju

rannsóknarsvæði fyrir sig sem og mun milli svæðanna.

Mynd 13 a–f. Línuritin sýna nokkur efni sem fall af Mg (MgO eða Mg#) í pýroxen

kristöllum.

29

Klínópýoxen

Ef litið er yfir öll línuritin á mynd 13 með tilliti til cpx sést að Afar og suður Kenýa sýna

oftast nær nokkuð línulega hegðun en hins vegar er hegðun efnanna í norður Kenýu

öðruvísi, þar er aðeins meiri breytileiki en cpx kristallarnir frá norður Kenýu falla gjarnan

innan tveggja svæða, með Mg# um 0,88 og Mg# um 0,85 en engir kristallar hafa Mg# þar á

milli. Á mynd 13a sést að MgO lækkar aðeins við hækkandi FeO bæði í Afar og suður

Kenýu en samband MgO og FeO er mjög svipuð á svæðunum tveim. Í norður Kenýu er

hægt að sjá jákvæða fylgni milli MgO og FeO þar sem MgO hækkar við hækkandi FeO

kristallarnir sýna jákvæða fylgni á milli MgO og FeO. Á mynd 13b sést að við hækkandi

Mg# hækkar CaO örlítið í Afar og suður Kenýu og aftur eru þau svæði að sýna mjög

svipaða þróun. CaO og Mg# sýna jákvæða fylgni í norður Kenýu þar sem CaO hækkar

mun meira við hækkandi Mg# en á hinum tveim svæðunum. SiO2 (Mynd 13c) sýnir

jákvæða fylgni við hækkandi Mg# á öllum svæðum en Al2O3 og TiO2 (Mynd 13d og 13f)

sýna neikvæða fylgni á móti Mg# á öllum svæðum. Al2O3 gildi eru þó mun hærra í norður

Kenýu en á hinum tveim svæðunum sem sýna mjög svipuð gildi. Þegar litið er á Cr# sem

fall af Mg# sést jákvæð fylgni í Afar og suður Kenýu en í norður Kenýu sést engin

greinileg fylgni milli gildanna.

Orþópýroxen

Opx mælingar á svæðum eru ekki nógu margar til að sýna skýra þróun þegar samband

frumefna er skoðað. Þó má sjá að hlutfall FeO og MgO er svipað í opx kristöllum á öllum

svæðum að undanskyldum hluta af gildunum frá suður Kenýu sem eru enn ríkari í MgO.

Ekkert samband sést á milli Mg# og CaO eða TiO2 í opx kristöllum en jákvæð fylgni

virðist vera á milli Mg# og SiO2, Al2O3 og Cr#.

4.3.3 Ólivín

Þegar samband frumefna í ólivíni er teiknað upp á móti Mg# sést breytileiki í efnasam-

setningu kristallanna á milli svæða (Mynd 14). Ekkert ólivín var mælt frá norður Kenýu og

því er aðeins um tvö af rannsóknarsvæðunum að ræða í sambandi við ólivín. Fáar mæl-

ingar eða fimm eru frá Afar en 10 frá suður Kenýu.

30

Mynd 14 a–f. Línuritin sýna föll efna á móti Mg (Mg# eða MgO (+FeO í einu tilviki)) í

ólivín kristöllum.

Á mynd 14a sést neikvæð fylgni milli FeO og MgO skýrt hjá báðum svæðum, neikvæð

fylgni er á milli MnO og Mg# hjá báðum rannsóknarsvæðum og einnig á milli CaO og

Mg# í suður Kenýu, en þar sést engin greinileg fylgni á milli í Afar. Hins vegar er jákvæð

þróun MnO á móti MgO+FeO hjá báðum svæðum ásamt NiO á móti Mg# (Mynd 14e).

Þau tvö gildi sem sýna lægri Mg#, þ.e. Mg# um 0,8 og 0,7, en þau sýni eru ekki ættuð úr

peridótít heldur er Mg# 0,8 sýnið úr pýroxenít og Mg# 0,7 úr sýni TF-136. Þá eru allir

ólivín kristallarnir frá suður Kenýu í peridótít sýnum og eitt peridótít sýni með þrem

kornum í Afar. Ólivín kristallarnir sýna allir svipaða þróun í flestum tilvikum en þau sýni

sem koma úr pýroxenít hnyðlingum hafa þó aðra efnasamsetningu.

31

4.3.4 Vensl aðal- og snefilefna og samsæta rokgjarna efna

Skoðuð eru sambönd aðal- og snefilefna og samsætna rokgjarna efna úr grein Sæmundar

A. Halldórssonar o.fl. (2016). Þá eru samsætu gildi skoðuð sem fall af Mg# (Mynd 15) og

Cr# (Mynd 16). Fyrir þennan samanburð er aðeins eitt gildi fyrir hvert sýni og þá var notað

meðaltal efnasamsetningar ríkjandi fasa í hverju sýni.

Mynd 15 a–e. Samsætur rokgjarna efna á móti Mg#.

Á mynd 15a sést væg neikvæð fylgni á milli Mg# og δ18O, þá sérstaklega ef horft er frá

sýni TF-136 sem er ólivín með Mg# 0,7, en hann sýnir hátt δ18O og lága Mg# en með

hækkandi Mg# eru flest sýnin með lægra δ18O ef litið er á þau gildi sem eru einnig frá

Afar. Þá er helsti munur milli ólivín og pýroxen að ólivín kristallar eru almennt með hærri

δ18O gildi en pýroxen kristallar. Á mynd 15b er erfitt að greina þróun á hverju svæði en

ólivín og pýroxen kristallar frá Afar hafa almennt hærra 3He/4He gildi en kristallar annarra

svæða. Á mynd 15c er hægt að greina neikvæða fylgni milli δ13C og Mg# í suður Kenýu en

ekkert sérstakt samband er greinilegt á hinum tveimur rannsóknarsvæðunum. Ekkert

greinilegt samband sést á milli δ15N og Mg# eða CO2/3He og Mg# (Mynd 15d og 15e).

32

Mynd 16 a–e. Samsætur rokgjarna efna á móti Cr#.

Á mynd 16a má sjá samband milli δ18O og Cr# en það samband sýnir jákvæða fylgni, þá

sérstaklega í ólivín sýnunum í suður Kenýu en fylgni í pýroxon kristöllunum er lítil en þó

er útlit fyrir smá jákvæðri fylgni. Mynd 16b sýnir enga sérstaka fylgni á milli breytanna en

þar sést þó klár breytileiki á 3He/3He á milli svæða. Á mynd 16c sést væg jákvæð fylgni á

milli breytanna. En á mynd 16d og 16e sést ekkert sérstakt samband á milli breytanna bæði

fyrir ólivín eða pýroxen.

4.4 Hita- og þrýstingsaðstæður

Niðurstöður frá myndunaraðstæðum hnyðlinganna fengnar með tveggja pýroxena hita- og

þrýstimæli Putirka (2008) sjást í töflu 5. Þá fengust niðurstöður úr einu sýni frá norður

Kenýu, einu frá suður Kenýu og einu frá Afar en sýnið frá Afar er þó ekki alveg marktækt

en er tekið með til að fá gróft mat og samanburð. Sýnin sem notuð voru til meta myndunar-

aðstæður innihalda korn með bæði cpx og opx kristöllum en einnig sitthvort cpx og opx

kornið innan sama sýnis en í báðum tilvikum þarf að passa að sýnin séu í jafnvægi við

hvort annað.

33

Tafla 4. Niðurstöður frá hita- og þrýstimælum fyrir þau sýni sem mögulegt var að meta.

Sýni Jafna 36

(°C)

Jafna 37

(°C)

Jafna 38

(kbar)

Jafna 39

(kbar)

KD

1,09±0,14

G-122

korn 3

1083,9 1052,3 2,9 5,4 0,914*

TAA332B

korn 1

1190,0 1176,7 11,3 11,7 1,066

TAA332B

korn 3

1187,2 1204,5 12,1 12,0 1,126

Ke1916/13

korn 5

972,4 976,6 9,9 3,5 0,966

Ke1916/13

korn 1&2

975,0 967,3 8,2 3,7 1,044

Ke1916/13

korn 3&2

963,9 949,1 7,9 4,2 1,001

*Sýni G-122 er rétt utan við eitt staðalfrávik frá viðmiðum um jafnvægi, því eru þær upp-

lýsingar ekki alveg marktækar en eru settar fram til að fá hugmynd um aðstæður svæðisins.

Niðurstöðurnar sýna samræmi í hitastigi og þrýsting milli sýna á hverju rannsóknarsvæði.

Þetta bendir til að sýnin í norður Kenýu hafa myndast við um 1200°C og 11–12 kbar og

sýnin í suður Kenýu við um 950°C og 8–10 kbar. Ekki er samræmi á milli jöfnu 38 og 39 í

sýnunum frá suður Kenýu en hér verður miðað við jöfnu 38 sem er óháð hitastigi. Þar sem

sýni frá Afar er ekki í jafnvægi er ekki hægt að treysta niðurstöðu sýnisins.

Ef Al2O3 á móti Mg# í pýroxenum er skoðað nánar (Mynd 17) í samanburði við mælingar

úr öðrum greinum, fengnar með rannsóknum á pýroxenum úr möttli og með tilraunum, sést

að flest öll sýnin falla vel inn í myndunaraðstæður við háan þrýsting. Háu þrýstingsmörkin

eru á á bilinu 9,5–12 kbar (DeBari & Coleman, 1989; Müntener, Kelemen & Grove 2001).

34

Mynd 17. Al2O3 á móti Mg# fyrir bæði opx og cpx. Skyggðu svæðin sýna þrýsting, hvort

pýroxen hefur myndast við háan eða lágan þrýsting. Byggð á gögnum teknum saman í

Ulianov o.fl. (2006) sem eru tekin saman frá Münener et al. (2001), Debari & Coleman

(1989), Beard & Day (1988) og Topuz o.fl. (2004) þar sem mælingar og tilraunir hafa

gefið gildi sem falla inn í og afmarka skyggðu svæðin. Blár er fyrir Afar, rauður fyrir

norður Kenýu og grænn fyrir suður Kenýu.

35

5 Túlkun og umræða

5.1 Túlkun niðurstaðna

Með samanburði á aðal- og snefilefnum í kristöllum pýroxenít möttulhnyðlinga á milli

svæða sést að vensl milli efna í Afar og suður Kenýska sigdalsins fylgja mjög svipuðum

ferlum en hins vegar fylgir norður Kenýski sigdalurinn oftast annarri þróun (Mynd 13).

Aðalefnasamsetning steinhvels undir Afar og suður Kenýu er því svipuð en í norður Kenýu

er samsetningin önnur. Þá sést að cpx í norður Kenýu hefur mun hærra Al2O3 í px en á

hinum rannsóknarsvæðunum en lægri TiO2 og Cr# gildi. Þá sést munur á efnasamsetningu

pýroxena en í suður Kenýu eru pýroxenarnir ríkastir af kalsíum og endurspeglast það í því

að allir cpx kristallarnir þaðan eru díopsít en í Afar þar sem lægsta kalsíum gildi finnast er

aðeins agít, hins vegar finnast í norður Kenýu, sem er á milli hinna tveggja svæðanna, bæði

ágít og díopsít (Mynd 11). Hins vegar er suður Kenýa eina rannsóknarsvæðið með opx sýni

en ekki aðeins opx í cpx sýnum. Munur er á járnmagni í pýroxenunum og í Afar er hæsta

járnhlutfallið sem veldur almennt lægri Mg# eins og sjá má á mynd 12.

Þegar samanburður á aðal- og snefilefnum í kristöllum peridótít möttulhnyðlingar á milli

svæða eru skoðað (Mynd 14) sést svipuð saga, þeir ólivín kristallar sem eru úr peridótít

hnyðlingum falla vel saman frá báðum svæðum en tvö gildi eru ólivín kristallar úr

pýroxenít hnyðlingum og er efnasamsetning þeirra önnur en sýna oftast svipaða þróun.

Þróun ólivíns kristallanna er því svipuð í Afar og suður Kenýu eins og þróun pýroxen

kristallanna sýnir, hinsvegar eru engir ólivín kristallar frá norður Kenýu og segja þeir því

ekkert um breytingu á samanburði við það svæði. Þegar litið er á Mg# gildi fyrir

mismunandi svæði (Mynd 12) sést klár breytileiki á milli svæða.

Á öllum rannsóknarsvæðunum eru öll eða flest sýnin með Mg# á milli 0,81–0,86 en hæstu

Mg# gildin eru í sýnum frá suður Kenýu. Þá eru tvö sýni af pýroxenít frá Chuylu Hills með

Mg# 0,933 og eitt peridótít sýni frá Eleoi Cinder Cone með Mg# um 0,923 (Tafla 3). Því er

dæmi um bæði peridótít og pýroxenít hnyðlinga sem hafa kristallast úr frumstæðari möttli í

suður Kenýu en önnur sýni og bendir það til þess að möttullinn undir suður Kenýu er að

einhverju leyti frumstæðari en á hinum tveimur rannsóknarsvæðunum.

Mg# gildi fyrir DMM (Depleted MORB Mantle), sem er forðabúr úthafshryggja eldvirkni

og um 30% af þyngd heildar sílikat jarðar (e. Bulk Silicate Earth), fyrir cpx er 0,908, fyrir

cpx er það 0,897 og fyrir ol er það 0,895 (Workman & Hart, 2005). Þessi gildi eru einnig

reiknuð með þeirri nálgun að allt járn sé á formi Fe2+. Ef samanburður er gerður á Mg#

hnyðlingum frá rannsóknarsvæðunum þrem og DMM sést að sá hluti sýnanna í suður

Kenýu með hæstu gildin, er jafnvel frumstæðari en DMM. Það er sýni TAZ09-27 sem er

peridótí hnyðlingur með Mg# 0,923 og er það mun hærra en Mg# fyrir ol í DMM sem er

0,895 og svo sýni Ke1910/11 og Ke1911/15 bæði með Mg# 0,933 sem eru pýroxenít

hnyðlingar sem sýna mun hærri Mg# en DMM cpx Mg# gildið sem er 0,908. Flest gildin í

hnyðlingunum eru þó aðeins lægri en fyrir DMM. Samkvæmt Workman og Hart (2005)

myndi meðal cpx sem kristallast úr DMM vera ágít og meðal opx kristallinn enstatít, en þá

sést á mynd 11 að cpx frá suður Kenýu eru með aðra efnasamsetningu og þar voru allir

kristallarnir díopsít, hins vegar voru allir cpx kristallarnir frá Afar ágít.

36

Þegar mynd 15 er skoðuð sést að δ18O lækkar með hækkandi Mg# í Afar sem gefur til

kynna að hlutfallslega sé meira af þyngri samsætu súrefnis, 18O, í þróðara bergi en í

frumstæðari bergi í möttlinum. Jákvæð fylgni á milli 3He/4He og Mg# gefur það sama til

kynna, að meira sé af léttari samsætum í frumstæðara bergi. Þannig er líklegast að sýni TF-

136 sé verulega skorpumengað og hafi blandast við 4He úr jarðskorpunni. Engin sambönd

eru greinileg á milli Mg# og δ13C, δ15N eða CO2/3He. Þegar litið er á mynd 16 sést jákvæð

fylgni á milli Cr# og δ18O á öllum þremur rannsóknarsvæðum bæði þegar litið er á cpx og

ol en þá eykst hlutur 18O við hækkandi Cr#. Ekki sést marktæk fylgni á milli Cr# og

annarra rokgjarna efna.

Hita- og þrýstingsaðstæður hnyðlinganna eru misjafnar eftir svæðum en mæling fyrir

norður Kenýu gefur myndunaraðstæður við um 1175–1200°C og um 11–12 kbar þrýsting

en fyrir suður Kenýu eru aðstæðurnar við 950–975°C og 8–10 kbar þrýsting. Fyrir Afar

voru engar marktækar niðurstöður en hitastig á besta sýni gaf 1050 °C. Hitastigsgildin eru í

góðu samræmi við greinar sem hafa mælt sömu sýni en í Orlando o.fl. (2006) voru TAA#

sýni skoðuð og í Ulianov o.fl. (2006) voru skoðuð Ke# sýni. Í þessum greinum voru að

hluta til skoðuð sömu sýni og í þessu verkefni. Í Orlando (2006) eru myndunaraðstæður

fyrir TAA# sýnin tvískipt en þau skiptast niður í 950–1050°C við 13–17 kbar þýsting og

1150–1250°C við 23 kbar þrýsting. Í sýni TAA332B voru hita- og þrýstingsaðstæður bæði

reiknaðar út í þessu verkefni og hjá Orlando en það féll inn í 1150–1250°C hópinn í þeirri

rannsókn. Sýni TAA332C og TAA345B falla inn í sama hóp og TAA332B hjá Orlando en

TAA329B lendir innan 950–1050°C hópsins. Hitastigsgildi í þessu verkefni ber vel saman

við hitastigsgildi hjá Orlando, hins vegar ber niðurstöðum um þrýsting ekki saman og er

hann mun hærri í grein hans. Ef skoðaðar eru myndunaraðstæður sem Ulianov (2006) setur

fram í sinni grein og bornar saman við niðurstöður verkefnisins má aftur sjá gott samræmi í

hitastigi en ekki í þrýstingi. Ulianov skoðar Ke# sýni og fær þá niðurstöðu að þau myndast

við 740–980°C og 14–22 kbar, en niðurstöður Ulianov með sýni Ke1910/11, sem einnig

var skoðað í þessu verkefni, gefa myndunaraðstæður við 930–960°C og 14–19 kbar. Ekki

var hægt að fá myndunaraðstæður frá sýni Ke1910/11 í þessu verkefni en önnur sýni frá

sama stað, Chyulu Hills, gefa myndunaraðstæður við um 950–975°C og 8–10 kbar og því

ber hitastigsgildum aftur vel saman en þrýsting ekki. Á mynd 15 má þó sjá Al2O3 gildi á

móti Mg#, þá falla opx frá Afar vel inn í há þrýstingssvæði sem gefa til kynna 9,5–12 kbar

þrýsting, en opx frá norður og suður Kenýu falla ekki alveg innan svæðanna. Hins vegar

falla cpx gildi innan há þrýstingssvæðisins sem styður þrýstingsniðurstöður í töflu 5.

Ef sú nálgun er gerð að 1 kbar jafngildir 3 km dýpi hafa hnyðlingarnir í norður Kenýu

myndast á 35 km dýpi og í suður Kenýa á um 25–30 km dýpi. Rannsóknir á Austur-afríska

sigdalnum hafa sýnt fram á að þykkt skorpunar í Afar sé um 25 km þykk (Teklay, Scherer

& Mezger, 2010; Rapolla, Cella & Dorre, 1995), skorpan í norður Kenýu sé um 20 km

þykk (Orlando, 2006; Kristján Sæmundsson, 2010) og að sunnar í Kenýu sé hún þykkari

eða um 35 km þykk (Kahn o.fl. 1999) en við Chyulu Hills er skorpan um 44 km þykk

(Ulianov, 2006). Miðað við niðurstöður úr þrýstimæli væru hnyðlingarnir frá norður

Kenýu því úr steinhvelinu en sýnin frá suður Kenýu í neðri hluta skorpu eða við mörk

skorpu og steinhvels.

5.2 Umræður og möguleikar verkefnisins

Niðurstöður verkefnisins sýna að möttull undir rekbeltinu er misjafn á milli svæða en að

hnyðlingar frá Afar og suður Kenýu benda til að meiri líkindi eru á milli efnasamsetningu

37

möttuls á þeim rannsóknarsvæðum en í norður Kenýu. Hugsanlega geta þau líkindi einnig

tengst því dýpi sem sýnin myndast á en ekki var marktæk niðurstaða á myndunaraðstæðum

frá Afar. Ef niðurstöður frá hita- og þrýstingsskilyrðum í Afar eru tekin gróflega inn í

myndina eru þau nær þeim skilyrðum í suður Kenýu heldur en þeim í norður Kenýu, þó er

þessi ígrundun aðeins byggð á þeim niðurstöðum sem fengnar eru og því mögulega eiga

þær ekki stoð í raun og veru. Þá er líklegt að önnur ferli í kerfinu hafa einnig áhrif á efna-

samsetningu og þau líkindi sem eru á milli svæðanna tveggja.

Niðurstöður þrýstings ber ekki vel saman við niðurstöður annarra greina sem skoða sam-

bærileg sýni, að sumu leyti þau sömu, frá sömu svæðum, því þyrfti að mæla fleiri sýni í

þeim tilgangi að meta hita- og þrýstingsskilyrði til þess að ákvarða betur þær aðstæður sem

ríkjandi eru á hverju svæði og gera samanburð á þeim. Niðurstöður hitaskilyrða bar þó

mjög vel saman í verkefninu og þeim greinum sem borið var saman við. Í verkefninu var

aðeins metið eitt sýni frá hverju svæði, einnig væri áhugavert að skoða niðurstöður á þeim

skilyrðum með öðrum hita- og þrýstingsmælum.

Í framhaldi af þessu verkefni væri áhugavert að skoða fleiri snefilefni eins og sjaldgæfa

jarðmálma (Rare Earth Elements, REE), langlífar geislavirkar samsætur og stöðugar

samsætur. Þá væri hægt að gera tilraun til að meta aldur hnyðlinganna ásamt því að skoða

betur þau ferli sem ríkja í möttli á hverjum rannsóknarstað með tilliti til hegðun snefilefna.

Efnagreining í þessu verkefni sýnir klárlega efnafræðilega breytingu á milli svæða og væri

því kjörið að halda áfram og meta hvaða ferli eru ríkjandi og valda þessum mismun. Einnig

væri mikilvægt að skoða bergfræði kristallanna og meta hvort munur er á milli kristalla

mismunandi svæða. Þá er einnig áhugavert að skoða breytingu í snefilefnun innan hvers

svæðis fyrir sig og sjá hvort munur er á milli staðsetninga innan hvers rannsóknarsvæðis.

Í verkefninu eru skoðuð sýni sem fengin voru frá leiðbeinanda en þau eru sérvalin á þeim

forsendum að vera mjög rík í rokgjörnum efnum, því er hugsanlegt að hnyðlingarnir

endurspegli ekki meðal efnasamsetningu möttuls á hverju svæði fyrir sig. Hinsvegar er

samanburður á þeim marktækur þar sem þeir eru allir valdnir á sömu forsendum. Því væri

áhugavert að skoða hvort breyting er í snefilefnum þessarra hnyðlinga í samanburði við

aðra hnyðlinga frá sömu svæðum og hvort þau ferli, sem valda því að hlutur rokgjarna efna

sé eins hár og raun er, valdi einnig breytingu í snefilefnum hnyðlinganna.

39

6 Samantekt

Austur-afríski sigdalurinn er afleiðing meginlandsrekbeltis sem hefur markað jarðfræði

Austur-Afríku síðastliðin 30 milljón ár. Mikil eldvirkni hefur verið á svæðinu í kjölfar

gliðnunar og með eldgosum hafa komið upp möttulættaðir hnyðlingar. Rannsóknir á hnyð-

lingum frá svæðinu hafa gefið innsýn í aðstæður sem ríkja í efri möttli, bæði eðlis- og

efnafræðilegar. Í verkefninu voru aðal- og snefilefnagreiningar gerðar með örgreini á 23

sýnum frá þremur mismunandi rannsóknarsvæðum í austur hluta Austur-afríska sigdalsins.

Þessi þrjú rannsóknarsvæði eru Afar, norður Kenýa og suður Kenýa. Niðurstöður verk-

efnisins varpa ljósi á að möttullinn undir rekbeltinu í Austur-Afríku er efnafræðilega

misleitur. Þá hefur bráðin sem hnyðlingarnir í suður Kenýu kristallast úr verið frumstæðari

en hnyðlingarnir í norður Kenýu og Afar. Þá sýna hnyðlingar frá Afar og suður Kenýu

meiri líkindi í efnasamsetningu sinni heldur en hnyðlingar frá norður Kenýu. Reikningar á

þrýstingsaðstæðum sýna að þeir hnyðlingar sem gáfu sannfærandi niðurstöður mynduðust

á 25–35 km dýpi og eru frá mörkum skorpu og steinhvels eða úr steinhvelinu. Mörk skorpu

og möttuls, moho, hefur verið metið á svæðinu með jarðskjálftabylgjum og hefur það leitt í

ljós að skorpan er misþykk á milli svæða eftir rekbeltinu. Skorpan undir rekbeltinu í austur

hluta sigdalsins er allt frá því að vera 20 km þykk að því að vera 35 km þykk.

Samanburður á aðalefnum og samsætum rokgjarnaefna gefa til kynna samband á milli

súrefnis og helíum samsæta og Mg# ásamt súrefnis samsæta og Cr#.

41

7 Heimildir

Alden, A. (2009). Diagram (C). Skoðað 12.04.2016 á vef about.com:

http://geology.about.com/od/minerals/ig/pyroxenes/pyxquad.htm#step-heading

Balestrieri, M. L., Bonini, M., Corti, G., Sani, F. & Melody, P. (2016). A refinement of the

chronology of rift-related faulting in the Broadly Rifted Zone, southern Ethiopia,

through apatite fission-track analysis. Tectonophysics 671, 42–55.

Beard, J. S. & Day, H. D. (1988). Petrology and emplacement of reversely zoned gabbro-

diorite plutons in the Smartville complex, northern California. Journal of Petrology

29, 965–995.

Blundy, J. and Cashman, K. (2008). Petrologic Reconstruction of Magmatic System

Variables and Processes. Reviews in Mineralogy & Geochemistry 69, 179–239.

Brey, G. P. & Kohler, T. (1990) Geothermobarometry in four-phase lherzolites II. New

thermobarometers, and practical assessment of existing thermobarometers. Journal

of Petrology 31, 1353–1378.

Chorowicz, J. (2005). The East African Rift System. Journal of African Earth Science

2005(43), 379–410.

Corti, G. (2011). Evolution and characteristics of continental rifting: Analog modeling-

inspired view and comparison with examples from the East African Rift System.

Tectonophysics 522–523, 1–33.

Dautria, J. M. & Girod, M. (1987). Cenozoic volcanism associated with swells and rifts. Í

Nixon, P. H. (ritstj.). Mantla Xenoliths (bls. 195 – 214). Chinchester: John Wilney &

Sons Ltd.

DeBari, S. M. & Coleman R. G. (1989). Examination of the deep levels of an island arc:

Evidence from the Tonsina Ultramafic-Mafic Assemblage, Tonsina, Alaska. Journal

of Geophysical Research 94(B4), 4373–4391.

Frost, B. R. & Frost, C. D. (2014). Essentials of Igneous and Metamorphic Petrology.

Cambridge: Cambridge University Press.

Jackson, I. (1998). The Earth Mantle: Composition, Structure and Evolution. Cambridge:

Cambridge University Press.

JEOL USA (2016). JXA-8230 SuperProbe Electron Probe Microanalyzer (EPMA).

Skoðað 23.03.2016 á http://www.jeolusa.com/PRODUCTS/Microprobe-EPMA-and-

Auger/JXA-8230

42

Kaeser, B., Kalt, A. & Pettke, T. (2006). Evolution of the Lithospheric Mantle beneath the

Marsabit Volcanic Field (Northen Kenya): Constraints from Textural, P-T and

Geochermical Studies on Xenoliths. Journal of Petrology 47(11), 2149–2184.

Kahn, M. A., Machie, J., Birt, C., Byrne, G., Gaciri, S., Jacob, B., Keller, G. R., Maguire,

P. K. H., Novak, O., Nyambok, I. O., Patel, J. P., Prodehl, C., Riaroh, D., Simiyu, S.

& Thybo, H. (1999). The lithosperic structure of the Kenya Rift as revealed by wide-

angle seismic measurements. Continental Tectonic 164, 257–269.

Keir, D., Bastow, I. D., Pagli, C. & Chambers, E. L. (2013). The development of extension

and magmatism in the Red Sea rift of Afar. Tectonophysics 607, 98–114.

Klein, C. & Philpotts, A. (2015). Earth Materials: Indroduction to Mineralogy and

Petrology. Cambridge: Cambrideg University Press.

Kristján Sæmundsson (2010). East African Rift Sytem – An Overview. Reykjavík: Íslenskar

Orkurannsóknir.

Macgregor, D. (2014). History of the development of the East African Rift System: A

series of interpreted maps through time. Journal of African Earth Sciences 101, 232–

252.

Marshak, S. (2012). Earth: Portrait of a Planet. Canada: W.W. Norton & Company, Inc.

Mercier, J-C., Beoit, V. & Girardeau, J. (1984) Equilibrium state of diopside-bearing

harzburgites from ophiolites: geobarometric and geodynamic implications.

Contributions to Mineralogy and Petrology 85, 391–403.

Meshesha, D., Shinjo, R., Matsumura, R. & Chekol, T. (2011). Metasomatized lithospheric

mantle beneath Turkana depression in southern Ethiopia (the East Africa Rift):

geochemical and Sr–Nd–Pb isotopic characteristics. Contributions to Mineralogy

and Petrology 162(5), 889–907.

Müntener, O., Kelemen, P. B. & Grove, T. L. (2001). The role of H2O during

crystallization of primative arc magmas under uppermost mantle conditions and

genesis of igneous pyroxenites: and experimental study. Contributions to Mineralogy

and Petrology 141, 643–658.

Nesse, W., D. (2012). Introduction to Minerology. New York: Oxford University Press.

Nixon, P. H. (ritsj.) (1987). Mantle Xenoliths. Chichester: John Wiley & Sons Ltd.

Orlando, A., Abebe, T., Manetti, P., Santo, A.P. & Corti, G. (2006) Petrology of mantle

xenoliths from Megado and Dilo, Kenya Rift, Southern Ethiopian. Ofioliti 31(2), 71–

87.

Pluijm, B. V. D. & Marshak, S. (2004). Earth Structure. New York: W. W. Norton &

Company, Inc.

Putirka, K. D. (2008). Thermometers and Barometers for Volcanic Systems. Reviews in

Mineralogy & Geochemistry 69, 61–120.

43

Rapolla, A., Cella, F., Dorre, A. S. (1995). Moho and Lithosphere-Astenosphere

boundaries in East Africa from regional gravity data. Bollettino di Geofisica Teorica

ed Applicata 37, 277–301.

Reisberg, L., Lorand, J-P. & Bedini, R. M. (2004) Reliability of Os model ages in

pervasively metasomatized continental mantle lithosphere: a case study of Sidamo

spinel peridotite xenoliths (East African Rift, Ethiopia). Chemical Geology 208, 119–

140.

Sen, G. (2001). Earth‘s Materials: Minerals and Rocks. New Jersey: Prentice-Hall, Inc.

Stanley, S. M. (2009). Earth System History. New York: W. H. Freeman and Company.

Sæmundur A. Halldórsson, Hilton, D. R., Chakraborty, S., Scarsi, P., Tsegeye, A. & Hopp,

J. (2016, í ritrýni). Widespread occurrance of recycled volatiles in the sub-

continental lithospheric mantle beanth the East African Rift system – Evidenve from

mantle Xenoliths. Journal of Petrology.

Topuz, G., Altherr, R., Schwarz W. H., Meyer, H. P., Eyüboglu, Y. & Sen, C. (2004).

Ultramafic-mafic intrusions of the Pulur region (NE Turkey): products of shallow-

level differetiation and cumulate formation beneath a late Liassic continental arc.

Lithos 72, 183–207.

Ulianov, A., Kalt, A. & Pettke, T. (2006). Aluminous websterite and granulite xenoliths

from the Chyulu Hills volcanic field, Kenya: gabbro-troctolitic cumulates subjected

to lithospheric foundering. Contributions to Mineralogy and Petrology 152, 459–

483.

White, W. M. (2013). Geochemistry. West Sussex: John Wiley & Sons, Ltd.

Wilson, J. T. (1966). Did the Atlantic close and then re-open? Nature 211, 676–681.

Winter, J.D. (2014). Principles of Igneous and Metamorphic Petrology. Essex: Pearson

Education Limited.

Workman, R. K. & Hart, S. R. (2015). Major and trace element composition of the

depleted MORB mantle (DMM). Earth and Planetary Science Letters 231, 53–71.