Kompetenzumkehr in hochmetamorphen Gesteinen: Einblicke durch Mullions

• Antragsteller: Professor Dr. Gernold Zulauf
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424098293

Mafische Gänge in Gneis als Nebengestein verhalten sich gewöhnlich als kompetente Lagen, die gefaltet oder boudiniert sein können. In einigen Fällen jedoch sind die mafischen Gänge inkompetent und zeigen nach außen weisende Spitzen, die in verkürzten Kontakten zu Mullions und in gedehnten Kontakten zu Inversfalten gehören. Diese Art von Kompetenzinversion ist bisher kaum verstanden. Publizierte Beispiele deuten darauf hin, dass Mullions besonders dann in mafischen Gängen auftreten, wenn die Deformation unter Bedingungen der oberen Amphibolit- bis Granulitfazies stattgefunden hat. Mikrogefüge der wesentlichen Minerale von Gängen und Nebengestein wurden jedoch bisher kaum untersucht, so dass Veränderungen der Deformationsmechanismen, die eine Kompetenzinversion erklären könnten, nur vermutet werden können. Zum besseren Verständnis der Bildung von Mullions in mafischen Gängen wurden erste Analogexperimente durchgeführt und ein natürliches Beispiel aus dem Weschnitz Pluton (Odenwald) untersucht. Mikrogefügekundliche und computertomographische (CT) Analysen zeigen, dass die Mullions in einem konstriktionalen Strainfeld bei T > 650 °C gewachsen sind. Sowohl der mafische Gang als auch der angrenzende Gneis zeigen Hinweise für linear–viskose Festkörperdiffusion, die nicht nur durch hohe Temperaturen, sondern auch durch geringe Korngrößen begünstigt wird. Da die Korngröße des Ganges etwa eine Größenordnung geringer ist als jene des Nebengesteins, muss die Strainrate im Gang höher gewesen sein, was die Kompetenzinversion erklärt. Diese Arbeitshypothese soll im Rahmen des vorliegenden Projektes getestet werden, indem weitere Beispiele aus der südlichen Böhmischen Masse und aus der Montagne Noire untersucht werden. Mikroskopische, EBSD und CT-Analysen werden die Deformationsmikrogefüge sowie mögliche Texturen und Kornformregelungen der wesentlichen Minerale erfassen. Unsere vorläufigen experimentellen Ergebnisse belegen, dass Mullions in einem konstriktionalen Strainfeld besonders schnell wachsen. Um sicher zu stellen, dass die experimentelle Deformation – so wie im natürlichen Beispiel – unter linear-viskosen Bedingungen stattfindet, werden die Experimente mit Polydimethylsiloxan (PDMS) als Gesteinsanalogon fortgesetzt. Inkompetente einzelne Lagen mit unterschiedlicher Mächtigkeit, eingebettet in eine kompetente Matrix, werden bei unterschiedlichen Viskositätsverhältnissen deformiert. Ein 3D Scannersystem und die Verwendung von transparentem PDMS als Matrix werden Durchsichtexperimente und ein kontinuierliches Monitoring der wachsenden Mullions erlauben. Die geometrischen Daten der experimentellen Mullions können als Paläoviskosimeter für natürliche Mullions verwendet werden. Diese beobachtet man nicht nur in mafischen Gängen, sondern auch in vielen anderen Gesteinen, die in diversen geodynamischen Settings deformiert wurden. Beispiele für ökonomisch relevante Mullions findet man sowohl in Salz- als auch in Erzlagerstätten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Tschechische Republik
• Kooperationspartner: Professor Dr. Jiri Zak