RENDICONTI Soc. Ilo/tona di jfjnel'Cl/ogf4 • Pllro/ovia. 3:1 ( 2)
~311.5411 (llI71)
GIORCIO FERllARA ' , LEONARDO LEONI " , PATRIZIA MACERA. '
LA DISTRIBUZIONE DI Zr, La E Ce
NELLE ROCCE MAGMATICHE TOSCANE
RIAssumo. - Vengono discusse le distribuzioni di Zr, La e Cc: nclIe rocce maamatiche
toscane. I dati raccohi indicano un aumenlO sislematico dcI contenuto di questi dementi passando
da rocce considerate come i prodotti analenici di minor fusione parziale (vulcaniti di Roo.:a·
Strada e S. Vinccnz.o) a rocce considerate come i prodoni di una fusione anatettica più spinta
(vulcaniti del Monte Amiata e dci Monte Cimino). I rapporti Zr/La e Zr/Cc: suggeriscono
inoltre una maggiore mobiliuazione di La e Cc rispetto allo Zr col procedere dci grado di
fusione parziale, mentre la variazione dei rapporti Zru /Zrv, Lau/La y e Ceu/Cev sembra rivelare
nelle vulcaniti dci gruppo orientale (Monte Amiata e Monte Cimino) la presenza di feoomeni
secondari inslauratisi durante il loro raffreddamento.
ABSTUCT. 1be Zr, La and Cc distribution in tile igncous rocks of Tuseany shows
• systemalicincrea.sc of their content from the rocks which are believcd IO be tile rcsult of
smaU degrce of panial mclting (volcanics of Roccastrada and S. Vincenl!O) to tbe rocks which
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Introduzione
Sono discusse le distribuzion i di Zr, Ce e La in una serie di rocce appa rtenenti
alla provincia magmatica toscana.
Questa provincia ~ caratterizzata dalla pr~nza di numer~ manifestazioni
intrusive, vulcaniche e subvulcaniche, i cui prodotti hanno composizioni variabili
da granitiche riolitiche a granodioritiche quarzolatitiche.
Significative variazioni, oltre che chimiche e petrografiche, sono state messe
in luce da BARBERI et Al. (1971 a) a proposito della composizione isotopica dello
Sr e dell'età di messa in posto dei diversi prodotti. Sulla base di tali variazioni
le manifestazioni toscane sono state suddivise in due gruppi fondamentali: un
gruppo occidentale, rappresentato dalle vulcaniti di Roccastrada e S. Vincenzo con
età compresa fra 7 e 3,5 m.a. (BoRSI et AL, 1967), ed un gruppo orientale con le
• Laboratorio di Geocronologia e Geochimica hotopica dci CNR - Pisa .
.. IuilUto dì Mineralogi. deU'Universitl - Pin.
540
G. FERRARA, L. LEONI, P. MACERA
vulcaniti di Monte Amiata e Monte Cimino con età inferiore a 1 m.a. (BORSI
" Al., 1967).
.t: ormai generalmente accettato sulla base dei dati pctrologici, mineralogici e
geochimici, che tali rocce derivano dalla fusione parziale della crosta superiore
(MARINELLl, 1959; BARBERI et Al., 1971 b; Dupuy e ALLÈCRE, 1972). La fusione sembra
aver interessato nei diversi casi quantità diverse di materiale, essendo stata minima
durante la formazione delle vulcani ti di Roccastrada e $. Vincenzo (B!r.RBERI et Al.,
1971 a; FERRARA et AI., 1975) e delle apliti tormalinifcre (curiti) elbane (MARINELLI,
1955) e via via crescente durante la genesi delle plutoniti insulari, fino a raggiungere i gradi più elevati nelle vulcaniti del Monte Amiata e del Monte Cimino
(MAZZUOLI e PRATESI, 1963; P U XEDDU, 1972).
I contenUli di Zr, La e Cc determinati sulle rocce totali e sui vetri delle vulcaniti,
oltre che in alcuni minerali separati, da una parte confermano che queste rocce si
sono originate in seguito ad una fusione anatettica più o meno spinta, e dall'altra
mettono in evidenz.'l alcune caratteristiche del comportamento geochimico di questi
elementi durante i processi di fusione anatettica.
Distribuzione dello zirconio nelle rocce magmatich e
La distribuzione dello Zr nelle rocce magmatiche è molto variabile, essendo
inAuenzata da vari fattori. Sono state infatti osservate in natura concentrazioni da
120 a 140 ppm nei basalti (Turt:kian e Widepohl, 1961), a 180-185 ppm nei graniti
di differenziazione (TAYLOR e WITE., 1966), fino a 1000-3000 ppm in rocce acide
iperalcaline (CAJU.lICHAEL, 1962).
In rocce di origine anatettica EWART et Al. (1958) hanno invece osservato un
aumento del contenuto di Zr dalle rioliti (160 ppm) alle daciti (2 15 ppm), ovvero
da rocce acide a rocce intermedie della stessa serie magmatica.
Durante un processo di differenziazione per cristallizzazione frazionata i tenori
di Z r aumentano sensibilmente all'aumentare del grado di differenziazione, come
per esempio osservato da Barberi et Al. (1975) (120 ppm nei basalti e 1200 ppm
nelle pantelleriti); infatti lo Zr entra con difficoltà nel reticolo dei primi minerali
che si for mano, a causa del suo largo raggio ionico, sostituendo solo in minima
quantità gli ioni Fe 2 ' e Ti H nei pirosseni ed entrando nelle apatiti di fine cristallizzazione. Esso tende pertanto ad accumularsi nella frazicne di liquido residuale, fino a
formare, quando sia in concentrazione sufficiente, piccoli cristalli di zircone o
complessi ossidati (ZrO)~ - che vanno a concentrarsi nelle posizioni interstiziali
della massa cristallina (TAYI.oR, 1965; BROOKS, 1969).
È evidente quindi che nel caso di una serie magmatica originatasi per cristallizzazione frazi onata, i primi prodotti della cristallizzazione sono molto più poveri
in Zr dei prodotti più evoluti.
Per quanto riguarda gli alti contenuti di Zr osservati nei liquidi pantelleritici
LA DI STRIBUZIONE DI
Zr, La, Ce
NELLE ROCCE MAGMATICHE ECC.
541
(fino a 3000 ppm), che mettono in evidenza una correlazione forte mente positiva
fra l'alcalinità di un magma e la solubilità dcllo Zr nello stesso, va ricordato che
RINGWOOD (1965) ha attribuito questo fenomeno al grado di polirnerizzazione dei
liquidi silicatici, che si abbassa in presenza di forte concentrazione di alcali, favorendo in tal modo la mobilizzazione dello Zr e di altri elementi con comportamento geochimico analogo. Secondo lo stesso autore il grado di polimerizzazione
di un liquido silicatico alcalino è anche in grado di abbassare la temperatura di
fusione di alcuni minerali refrattari, quali lo zircone, che in questo liquido si trovino immersi.
In un processo di fusion e parziale, la distribuzione dello Zr nei liquidi che si
formano dipenderà dalla mineralogia del solido sottoposto al processo e naturalmente dall'entità della frazione che fonde. Se nel materiale di partenza lo Zr
è distribuito prevalentemente sotto forma di complessi ossidati (ZrO..)4 - racchiusi
in posizione interstiziale o nei pori del materiale, sarà sufficiente una piccola
frazione di fuso per mobilizzare lo Zr e metterlo in soluzione. Se invece lo Zr
è concentrato essenzialmente in minerali q uali lo zi rcone. esso potrà essere mobilizzato solo per elevati gradi di fusione parziale.
Distribuzione d i La e Ce uelle rocce lDagmatich e
La e Ce fanno parte dei lantanidi leggeri, ovvero di quel gruppo di terre rare
caratterizzate da una maggiore dimensione del raggio ionico rispetto ai lantanidi
pesanti, per il noto fenomeno della c contrazione dei lantanidi :t che investe i cationi
a maggior numero atomico. Questa differenza nelle dimensioni ioniche influenza
notevolmente la distribuzione delle REE nel caso di un liquido magmatico sottoposto a fone frazionamento, in quanto determina l'entrata preferenziale dei cationi
più piccoli nei minerali che si separano dal fuso magmatico e l'arricchimento dei
cationi più grandi nel liquido residuale (TAYLOR, 1965).
La concentrazione di La e Ce nei prodotti più evoluti di una serie di differenziazione è ·risultata superiore di un fattore di lO o più rispetto alla concentrazione degli stessi elementi nei termini femici e ultrafemici (BAlASHOV, 1963).
HUM ANN (1972) ha infatti determinato contenuti di La e Ce variabili fra 6,1 ppm
di La, 16 ppm di Ce nei basalti, 31 ppm di La, 60 ppm di Ce nelle rocce ignee
intermedie, 55 ppm di La e 104 ppm di Ce nei graniti di differenziazione.
I lantanidi leggeri a causa delle loro grandi dimensioni ioniche entrano difficilmente e in modo instabile nella maggior parte dei minerali delle rocce, fatta
eccezione per alcune fasi accessorie, quali monazite, apatite, titanite ecc. che li
concentrano in discreta q uantità. Conseguentemente occorreranno variazioni di P
e T non eccessivamente elevate per c liberare:t tali dementi dai reticoli cristallini
dei minerali maggiori e metterli in soluzione nel magma man mano che la fusione
542
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si diffonde al contatto fra i vari minerali ; saranno necessarie invece condizioni
di P e T piuttosto elevate per mettere in soluzione le fas i suddette, che in genere
hanno un comportamento refrattario e quindi provocare un notevole arricchimento
di dette REE nel fuso.
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Dali analitici
La determinazione di Z r, La e Ce è stata eseguita In Auorescenza a raggi X,
secondo la metodologia proposta da FUNZINI et Al. (1973). l contenuti espressi in
ppm sono riportati per le varie rocce analizzate in Tab. 1.
544
C. FEIU\AII.A, L. LEONI, P. MACERA
Come riferimento vengono riportati i valori di Zr, La e Ce determi nati in
quattro standards internazionali: G·2, GSP. l, AGV.l, BeR-} (U.s.G.S. Standards).
In T ab. 1 accanto ai contenuti di Zr, La e Ce della roccia totale sono riportati
quelli del vetro e di alcune fasi separate; nelle fig. 1 e 2 le concentrazioni di La
sono riportate in funzione di Z r e Cc rispettivamente.
l!: interessa nte notare che le concentrazioni di tutti e tre gli elementi aumentano progressivamente passando dalle euriti dell'Isola d'Elba (valori medi 16 ppm
di Zr, 23 ppm di La e 5 ppm di Ce) alle rialiti di Roccastrada (79,5 pprn di Zr,
23 ppm di La e 33 ppm di Ce) raggiungendo valori massi mi nelle vulcaniti di
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Monte Amiata e Monte Cimino (225 ppm di Ze, 90 di La e 135 di Ce;
ppm
di Zr, 130 di La e 179 ppm di Ce) mostrando andamenti di distribuzione analoghi,
ovvero con arricchimenti verso i prodotti che si considerano generati da un maggior
grado di fusione parziale. Il valore dei rapporti ZrRTj Zrv, LaRT/La V e CeRT/CeV •
che ne! caso dello Zr è sempre maggiore di 1 e per La e Ce assume anche valori
inferiori all'unità, rivela l'esistenza di processi secondari che si impostano sul processo anatettico e che discuteremo nelle pagine seguenti.
Zirconio
Dall'analisi dei contenuti di Zr delle rocce magmatiche toscane e nei rispettivi
vetri e biotiti, risulta che durante la formazione delle euriti e!bane, delle rioliti di
Roccastrada e delle quarzolatiti di S. Vincenzo, la mobilizzazione ddlo Zr è stata
LA D ISTRIBUZIONE DI
Zr, La, Ce
NELLE IlOCCE MACMATICHE ECC.
545
miruma, avendo queste rocce concentrazioni inferiori alle minime osservate nei
prodotti di fusione parziale del mantello superiore, ed è andata via via aumentando
nelle granodioriti dell'arcipelago toscano, raggiungendo valori piuttosto elevati nelle
vulcaniti del gruppo orientale (220-290 ppm di Zr nella roccia totale) pur se il
chimismo di questi prodotti t: di tipo più basico (Iatiti-olivin-latiti del Monte Cimi no).
Se analizziamo per confronto le concentrazioni di Zr misurate in alcuni campioni di rocce metamorfiche prelevate da un sondaggio profondo di Larderello e
in alcuni seisti che affiorano sulle Alpi Apuane, probabilmente molto simili al
materiale che ha dato origi ne alle rocce magmatiche toscanc, ci accorgiamo come
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Fig. 2. - Coneentra~ioni di Zr(ppm) contro Ce(ppm) nei campioni delle rocce magmukhe losca ne.
Nella curva a trallo intero .ono riportali i campioni di roccia lotale, in q uella trattea:giata i corrispondenti vcuosi.
la solubilità dello Z r nei prodotti di minor fusione sia stata nuruma e SI sia
mantenuta bassa in tutti i magmi del gruppo occidentale; mentre ha subito un
notevole aumento nei fusi che hanno dato origine alle roc~ del gruppo orientale.
Gli stessi rapporti Z rf!.T/ZrV determinati in alcune vulcaniti (vedi Tab. 2)
confermano la variazione della 50lubilità dello Z r in q uanto risultano più elevati
dove il contenuto della RT è minore (riolili di Roccastrada con rapporto maggiore
di due) indicando pertanto che in essi solo una piccola quantità di Zr t: entrata
in soluzione e che le concentrazioni ottenute nella roccia totale possono essere in
pane attribuite alla presenza di zirconi relini ereditati dal magma padre, già notati
da MAZZUOLI (1967). Il notevole aumento di Z r nelle rocce e nei vetri del Monte
Amiata, seguito da un rapporto Z rf!.·r/Zrv sempre maggiore di uno, può d'altra
pane indicare la cristallizzazione di nuovi zirconi.
546
C. FI!Rk"k,., I.. I.EON I , P. MACERA
t $tato infatti notato da DIETR1CH (1968) che in un sistema Ab-Or-Q ad 1 Kb
di pH20, la cristallizzazione di zircone può <lvvenire a T variabili fra gli 800 e
i 900" C, quando il contenuto di Zr nd liquido sia superiore a 180 ppm. Poichè
dai dati della letteratura sappiamo che queste condizioni sono molto vicine a
quelle supposte nella formazione del gruppo orientale delle rocce toscane possiamo
accettare ,'idea che in tali vulcaniti possa essere avvenuta la cristallizzazione di
piccoli zirconi.
D'altra parte le dimensioni estremamente ridotte di tali minerali, nelle rocce
suddette rendono difficih.':, anche ai massimi ingrandimenti del microscopio, un'analisi dei caratteri morfologici per stabi lire la restiticità o meno di questo minerale.
L'andamento della variazione: di solubilità ddlo Zr e:ntro la provincia magma-
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Ringwood, poichè in tutti i prodotti dd vulcanismo toscano il rapporto alcalif
allumina rimane: pressochè costa nte: (MARll'o'llLl, 1959; MAZZUOI.I, 1967; BARBERI
et AI., 1971 a). Appare evide:nte: quindi che l'andamento ddlo Zr può essc=re spie:gato amme:ttendo che nd mate:riale: di partenza lo Z r sia concentrato soprattutto
nei minerali di zircone e quindi venga mobil izzato solo in condizioni di fusione
parziale molto spinta.
A qu/!Sto punto ci sc=mbra opportuno ricordare che: anche le: concentrazioni di
Th, misurate: da FEJlRAIt.A d. AI. (1975) nelle ste:sse rocce:, rivelano un trend analogo
(fig. 3) con forti arricchime:nti ndle: rocce: dd gruppo orie:ntale che Fu.JWtA e MACERA
(in pubblicazione) hanno attribuito all'aumento ddla pH20 e probabilmente ddla
T. fattori ambedue: responsabili non solo di una maggiore quantità di fusione ma
anche di una maggiore solubilità dci Th.
LA DISTRIBUZIONE DI
Zr, La, Ce
547
NELLE. ROCCE MACMATICHE ECC.
Lanlanio e Cerio
I contenuti di La e Ce nelle rocce magmatiche toscane mostrano una distribuzione analoga a quella osservata per lo Zr (figg. 2 e 3). Appare chiaro pertanto
che anche la concentrazione di questi elementi è influenzata dal modo in cui è
avvenuta la fusione parziale e dalle fa si entrate in gioco.
N elle vulcaniti di Roccastrada e S. Vincenzo, e nei rispettivi vetri, si osservano
le concentrazioni più basse di La e Ce e un valore dei rapporti Zr/ La e Zr/Ce
intermedio fra quello più elevato degli scisti e delle altre rocce metamorfiche
prelevate dal sondaggio profondo di Larderello e quello più basso delle vulcaniti
amiatine e cimine. In queste ultime i contenuti di La e Ce sono nettamente più
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elevati e raggiungono valori superiOrI a q uelli determinati nelle rocce metamorfiche.
Non consideriamo qui il caso delle rocce intrusive per le quali possono essere avvenuti fe nomeni sttondari a determinare la perdita dei due lantanidi per accumulo
nelle fasi pegmatitiche e pneumatolitiche.
Queste prime osservazioni ci permettono di trarre intanto alcune conclusioni:
1) la fusione parziale che ha determinato la fo rmazione delle rioliti di Roccastrada e delle quarzolatiti di S. Vincenzo deve aver interessato soprattutto i contorni
dei minerali maggiori, provocando l'entrata del magma di quelle terre rare leggere
che si trovavano legate in modo instabile alla struttura di detti minerali. Ciò non
esclude comunque che durante la risalita il magma abbia trascinato con sè qualche
minerale accessorio, ricco in lantanidi leggeri, il quale può aver influenzato la
concentrazione di tali elementi nella roccia totale e quindi aver alterato il rapporto
LaRT/La V • CeaT/Cev in questi primi prodotti di fusione parziale (Tab. 2);
2) il brusco aumento dei contenuti di La e Ce registrato nelle vulcaniti e
nei vetri del Monte Amiata e Monte Cimino può essere spiegato con l'intervento
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C. FERRARA, L . LEONI, l'. MACERA
nella fu sione di una o più fasi ricche in questi elementi. Da questi primi dati La
e Ce sembrano perciò confermare quanto già osservato con altri elementi in tracce,
quali Th e U (FERRARA e MACERA, in stampa) e Zr; cioè che i valori di P e T
durante l'anatessi del materiale che ha dato origine a.1 magmatismo toscano orientale
dovevano essere più elevati e quindi interessare più fasi, rispetto a quelli sotto cui
è avvenuta la fusione del materiale occidentale;
3) l'analisi dei rapporti ZrjLa e ZrjCe nei vetri e nelle rocce totali delle
vulcaniti ci spinge a credere che durante il processo di fusione parziale che ha
interessato la genesi della prov incia magmatica toscana La e Ce abbiano subito
una mobilizzazione maggiore dello Zr, soprattutto negli stadi di fusione parziale
più spinta, in quanto detti rapporti tendono a diminuire verso i prodotti che si
considerano generati da un maggior grado di fusione parziale.
Se ora analizziamo i rapporti LaRT/La v determinati in alcune vulcaniti, vediamo
che la loro variazione può darci indicazioni utili su come si è svolto il raffreddamento del magma. I valori superiori ad 1, not<lti nelle rioliti di Roccastrada e nelle
q uarzolatitì di S. V incenzo, corrispondendo alle concentrazioni più basse di La e
Ce nelle RT, si possono attribuire alla presenza di minerali accessori relitti, ricchi
in queste REE e qui ndi responsabili di uno spostamento dci rapporto RT/V a
favore della RT. D ove invece la quantità assoluta di La e Ce aumenta (quarzolatiti
del Monte Amiata) i rapporti suddetti diminuiscono fino a valori minori di 1.
f: quindi possibile ammettere p,;c-,: q ueste rocce un processo di cristallizzazione
frazionata instauratasi durante il . ia!lreddamemo, che favorisce l'accumulo delle REE
leggere nel liquido residuale della cristallizzazione.
BIBLIO GRAF I A
BALASHOV Y. A. (1963) - Regu/arities in the distribution of the rare earths in the earth's crust.
Geochemimy, 2, 107·123.
BARBERI F., INNOCENTI F., RICCI C.A. (1971 a) . Il magmatismo dell'Appennino centro setten·
trionale (Toscana meridionale). Rend. Soc. It. Min. Petr., XXVII.
BARBERI F., BoRSI S., FURARA G., INNOCENTI F., MARlNELLl G., MAZZUOLl R. (1971) . A
magmatic province 01 anatectic origin: the luscan/atial province (ltalr). Lavoro presentato
al XV Congresso U.G.G.L, Mosca.
BARBERI F., SANTACROCE R., FERItARA G., TREUIL M., VAllET J- (197.5) . A transitiona/ basalt·
panteUerite sequence o/ crislallisation. The Boina Centre (A/ar Ri/t, Ethiopia). Jour. of
Petr. ,16, n. I , 22·56.
BoRSI S., FERRARA G., TONGI\' Ilr;1 E. (1967) . Determinazione col metodo KIAr delle età delle
rocce magmaticbe della Toscana. Boli. Soc. Geo!. Il., 86, 403410.
BRooKs K. (1%9)· On tbe distribulion o/ Zirconium and Halniul1l ;11 tbe Sleaergaard infrusion.
East Greenland. Geoch. Cosmoch. Acta., 33, 357·374.
CARMICHAEL L S.E. (1%2) . Pantellerilic liquids and tbeir pbenocrysts. MineraI. Magaz., 33,
86-115.
DIETIlICH R. V. (1968) . Bebaviour 01 Zirconium in cerlain artificia/ magmor under divene
P·T condi/ions. Lithos, l, 20-29.
LA DISTRIBUZIONE DI
Zr, La, Ce
NELLE ROCCE MAGMATICHE ECC.
54'
DuPUY C., ALl.EGIE C. ( 1972) - FrtICtionnement K/Rb dans les suites ignimbritiques de TOlcane.
Un example de re;uvenation Nustale. Geoc.:h. Cosmoch. ACII., 36, 4374'8.
EWART A., TAYLOR S. R., CAPP A. C. (1968 ) • Trace and minor elementI geochemistry of tbe
rhyolitic volcanic rocles, Centrai North Island, New Zealand. Contr. Min. Petr., 18,
76-104.
FUIlAIlA G., MACEllA P., VALENTINETTI R. ( 1975) - Contenuti di U e Th r.elle rocce della
provincia magmatica toscana - Parte I. Rend. Soc. It. Min. Petr., XXXI, 209·219.
Ft.EISHEI. M. ( 1%') - Some aspect of the geochemistry of y/trium tlnd the lanthanides. Geoch.
Cosmoch. AdI., 29, 755-772.
FIANZINI M., LEoNI L., S..uTTA M. (1972) _ A simple method to evalue the matric eUecls in
X-&y fluorescence analysis X-&y. Spcctrometry, 1, 1'1·1'4.
HERRMANN A.G. ( 1972) - Yttrium and fanthanides. Handbook of Geochem., 39, 57-71.
MUINELLl G. (1955) - Le rocce por/iriche dell'isola d'Elba. Atti Soc. Tose. Se. Nat., scr. A,
LXVI, '0-2'3.
MuzuoLi R. (1%7) . Le vulcaniti di Rocctlstrtlda (Grosseto). Atti Soc. Tosc. Se. NI.t. Mem.,
LXXIV, SCI. A.
Muzuou R., PIATESI M. (1%3) - Rilevamento e studio cbimiarpetrogrtl/i.co delle rocce vulcaniche del M. Amilltll. Alti Soc. Tose. Se. Nat., LXX, ~. A, 3'6426.
PuXEDDU M. (1972) - Studio chimiarpetrogra/ico delle vulcaniti del M. Ci."ino (Viterbo),
Atti Soc. Tose. Se. Nat. Mem., LXXVIII, ser. A, 329·394.
RINGWOOD A. E. (1955) - The principles governing trace elements behallior during magmatic
crysta11iution (parte II ), The Role of compfex formation. Gcoch. Cosmoch. Acu, 7, 242-2'4.
TAYLOa S. R. (196') • The application oJ trllce element datll to problems in petr%D. Physics
and Chcmislry cf ,he arm, 6, 133·213, New York, Pergamon.
TAYLOR S. R., WITE A.J. R. (1966 ) - T,ace efement abundances in andesite!. Bull. Vok.,
29, 177-194.
TAYLOI. S. R., EWART A., c....pp A. (1968) • Leucogranites and Rhyolites; Irace elemenl evidence
for frtICtional crystallisa/ion and partial melting. Lithos, l , 179-186.
T UI.EKIAN K., WIDEPQHL K. H. (1961) _ Distribulion oJ /he elements in some mll;ur units of
Ibe Ear/h's Crusl. Bull. Geo!. Soc..
