Spurenelementuntersuchungen an Granaten aus hochgradig metamorphen krustalen Gesteinen - ein Beitrag zum Verständnis von Spurenelementfraktionierungen während anatektischer Vorgänge
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In dem Projekt wurden hochmetamorph gebildete Granate aus Metapeliten, Migmatiten und Graniten des Zentralen Damara Orogens (Namibia) mit der lonenstrahlmikrosonde auf ihre Spurenelementzusammensetzung (Cr, Ti, V, Zr, Y, Sr, Sc, REE) untersucht. Das Projekt hatte zum Ziel, über die Spurenelementverteilung der Granate Aussagen zu treffen, welche gesteinsbildenden und akkzessorischen Mineralphasen im Rahmen von krustalen Schmelzprozeßen an kleinräumigen Schmelzereignissen teilnehmen. Variation in den Gehalten an Ti und V (untergeordnet auch Sc und Cr) sowie Sr zeigen, das Biotit und Plagioklas über den Prozeß des Biotil-Dehydratationsschmelzens maßgeblich am Schmelzprozeß teilnehmen. Dies ist sehr wahrscheinlich ein, wenn auch nur kleinräumig wirksamer, Gleichgewichtsprozeß, der sich in fiächen oder glockenförmigen Verteilungsmustern äußert. Die Verteilung von Zr folgt oft der Verteilung der HREE und zeigt, daß hier das Mineral Zirkon Hauptträger der HREE ist. Die Verteilung der LREE kann nicht dazu benutzt werden, um Aussagen zu treffen, inwieweit Monazit oder Apatit am Schmelzprozeß teilgenommen haben. Monazit kommt jedoch als Einschlußmineral vor; eine Diffusion von LREE von Monazit in Granat kann (bei Temperaturen von maximal 800°C) nicht nachvollzogen werden.Die Verteilung von Y und den HREE zeigl, daß HREE nicht durch Volumendiffusion homogenisiert wurden. Bis ca. 700°C (Metapelite) zeigen die LREE (Sm und Nd) eine glockenförmige Gleichgewichtsverteilung, darüber (750-800°C) findet eine zunehmende Diffusion von Sm und Nd statt, die sich in breiten, sich zunehmend verflachenden Mustern äußert. Über 850°C zeigl die Verteilung von Sm und Nd eine Anreicherung am Rand des Granats, die als Folge der Homogenisienjng unter hohen Temperaturen angesehen wird. Die Ergebnisse der HREE/LREE Verteilung sind daher hilfreich bei der Interpretation von Lu-Hf und Sm-Nd Altersbestimmungen an Granat. Als Monitor von partiellen Schmelzbildungsprozessen können die Yb/Er und Yb/Dy Verhältnisse benutzt werden. Aufgrund der Verteilungskoeffizienten (Yb>Er>Dy) haben Granate größere Yb/Dy als Yb/Er Verhältnisse. Wird ein Granat metamorph gebildet, so fraktioniert er Yb, Er und Dy in dem Sinne, daß sich gleichförmige Glockenkurven dieser Verhältnisse bilden, wenn man ein Kern-Rand Profll betrachtet. Wird ein solcher Granat einem zweiten, anatektischen Ereignis unterworfen, so ist seine Umgebung bereits an Yb, Er und Dy verarmt und zwar mehr an Yb relativ zu Er und Dy. In diesem Fall bildet sich ein invertiertes Verteilungsmuster aus, d. h. die ehemals höheren Yb/Dy Verhältnisse sind nun im Randbereich niedriger als die Yb/Er Verhältnisse. Dies konnte exemplarisch an Granatpopulationen gezeigt werden, für die bereits früher aufgrund von petrographischen und geochronologischen Arbeiten mehrere metamorphe/ anatektische Phasen vermutet wurden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- C. Jung, S. Jung, E. Hellebrand & E. Hoffer. 2007. Trace element constraints on partial melting processes - A garnet ionprobe study. Hutton Conference, Stellenbosch. South Africa.
- C. Jung, S. Jung, E. Hellebrand & E. Hoffer. 2007. Trace element SIMS investigation of multistage garnet - Constraints on partial melting processes in crustal rocks. Geochimica Cosmochimica Acta 71,A454
- S. Jung, E. Scherer & E. Hellebrand. 2006. Time scales of granite magma extraction from lower crustal sources - Constraints from precise Lu-Hf, U-Pb and Sm-Nd garnet ages and garnet ionprobe data. Geochimica Cosmochimica Acta 70, A300
