Kristallisation und Abbau von Monazit bei frühalpidischer Hochdruck-Überprägung im Deckenstapel der Saualpe, Ostalpen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im metamorphen Deckenstapel der Saualpe liegt eine frühalpidisch (~90 Ma) eklogitfazielle Einheit strukturkonkordant zwischen amphibolitfaziellen Serien. In den Serien finden sich Mineral-Relikte einer prä-alpidischen Metamorphose (~270-320 Ma), damnter auch Monazit. Es wurden nun Granat-führende Metapelite (Granat-Glimmerschiefer und -Gneise) in den vier als Deckeneinheiten angesehenen Kliening-Serie, Preimser Serie, der eklogitführenden Hauptserie und der Glimmerschiefer-Serie (vom tektonisch Liegenden zum Hangenden) nach polarisationsoptischer Vorauswahl mit Elektronenstrahl-analytischen Verfahren (Elektronenstrahl-Mikrosonde EMS und Rasterelektronenmikroskop REM) untersucht. Ziel war es die Umwandlung, den Abbau oder Neubildung von Monazit bei Polymetamorphose aufzuzeigen. Es stellte sich heraus, daß trotz der bereichsweise eklogitfaziellen kretazischen Metamorphose in fast allen Proben permischer Monazit in teilweise großen Körnem dominant vorhanden ist, also stark refraktäres Verhalten zeigt. In Mikrostrukturen war ein teilweiser bis vollständiger Abbau des permischen Monazits mit Doppelkoronen aus Apatit und Allanit (Epidot-Gmppe) auffällig. In diesen Abbau-Strukturen kommt es zu satellitenartiger Neubildung kleiner kretazischer Monazite. Alterszonierte Monazit-Körner sind relativ selten anzutreffen. Es wurde die melamorphe Druck-Temperatur- (P-T)-Entwicklung in den 4 Gesteinsserien mit Granat-Biotit-Plagioklas-Quarz-Geothermobarometrie an meist monazitführenden Granat-Metapeliten rekonstruiert. Es ergaben sich in allen 4 Serien relativ ähnlich geformte P-T-Pfade, allerdings mit unterschiedlichen maximalen Drücken und Temperaturen. An einer chemisch ersten Granat-Generation mit abnehmenden Spessartin- (Mn)-Gehalten vom Kern zum inneren Rand ließen sich jeweils druckbetonte prograde erste Metamorphose-Abschnitte mit Druck- und Temperatur-Zunahme bis in den Bereich der oberen Amphibolit-Fazies rekonstruieren. Eine mit neuen Porphyroblasten und in Zonierungsprofilen chemisch deutlich abgesetzte zweite Granat-Generation mit hohen Grossular- und Pyrop-Gehalten bei sehr niedrigen Spessartin-Gehalten kristallisierte bei deutlich höheren Drücken und etwas höheren Temperaturen als die Ränder der ersten Granat-Generation. In der Hauptserie entspricht dieser zweite Metamorphose-Abschnitt dem eklogitfaziellen Ereignis. Dies belegt die Geothermobarometrie mit Granat-Klinopyroxen-Rutil-Paragenesen in Metabasiten. Die Interpretation der Monazitalter und -Mikrostrukturen berücksichtigt die von CaO und AI2O3 imGesamtgestein kontrollierte Phasengrenze Monazit-Allanit. Demnach kann dem ersten Metamorphose- und Granat-Kristallisations-Abschnitt ein variskisches Alter zugeordnet werden. Permischer Monazit kristallisierte wahrscheinlich danach bei Druckabnahme. In der Kliening-Serie ohne permische Pegmatite kam es dagegen zu markantem Temperatur-Rückgang, der das weitgehende Fehlen permischen Monazits dort erklären könnte. In den anderen Serien könnte der markante Druckanstieg beim zweiten Granat-Kristallisations- und Metamorphose-Abschnitt den Abbau permischen Monazits in Doppelkorona-Strukturen bewirkt haben. Mit Absinken der Drücke bei hohen Temperaturen nach dem Druck-Maximum des 2. Metamorphose-Abschnitts wäre dann wieder eine Kristallisation von Monazit, diesmal mit kretazischem Alter möglich. Bei dem Projekt wurden auch mit dem Einsatz "automatisierter Mineralogie" neuartige methodische Ansätze verfolgt. Für die automatisierte Analytik von Erz-Mineralkonzentraten entwickelte Rasterelektronen-mikroskopische Soft- und Hardware-Routinen ("Mineral Liberation Analysis") kamen zum Einsatz. Es gelang damit die gezielte Suche nach Monazit und seinen Mineralassoziationen sowie die übersichtsmäßige mineralchemische Charakterisierung aller Granate in kompletten Gesteinsdünnschliffen. Diese automatisierten Verfahren führten zu einer beträchtlichen Steigerung der Effizienz und statistischen Absicherung der nachgeschalteten quantitativen Elementanalytik zur EMS-Monazit-Datierung und Geothermobarometrie.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2009): Electron-microprobe (EMP) monazite dating - decoding Palaeozoic events in the polymetamorphic basement areas of the Alps. Schriftenreihe der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften, 63, S. 149
Schulz, B.
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(2011): EMP monazite age dating enhanced with automated mineralogical methods and its application in the polymetamorphic Saualpe basement (Eastern Alps). - Abstracts 89. Jahrestagung der Deutschen Mineralogischen Gesellschaft in Salzburg, S. 11
Schulz, B.
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(2011): Th-U-Pb-Altersbestimmung von Monazit mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde und Anwendungspotential in Metamorphiten und Magmatiten. - Schriftenreihe der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften, 77, S. 56, Stuttgart
Schulz, B.
