Die Datierung geologischer Eriignisse im Altkristallin der Gleinalpe (Steiermark) mit der Rb/Sr-Methode

Zusammenfassung Die Datierung von Gneislagen einer Amphibolit-Gneis-Serie aus dem Kern der Gleinalpe, die dem Altkristallin angehört, ergibt ein Isochronenalter von 500±45 Mio. Jahre mit einem initialen Sr-Verhältnis von 0,7044±0,0012. Das geologische Erscheinungsbild weist auf vulkanische Entstehung des Ausgangsmaterials der Serie an der Wende Kambrium/ Ordoviz hin. Andere Gneistypen granitischer Zusammensetzung ergeben variszische Alter, deren Bedeutung (Bildungsalter der Granite oder Sr Homogenisierung während der variszischen Metamorphose) noch offen ist. Glimmer aus diesen Granittypen ergeben Alter von 81±9 bzw. 76±3 Mio Jahre für Muskovit bzw. Biotit und unterstreichen den starken thermischen Einfluß während der alpidischen Metamorphose in dem untersuchten Gebiet.

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Rb/Sr dating of geological events in the Altkristallin of the Gleinalpe (Steiermark)

Summary Plagioclase-quartz-gneisses from a series consisting of amphibolite and gneiss layers from the core of the Gleinalpe, which forms part of the Altkristallin, yielded a Rb-Sr isochron age of 500±45 m years, the initial Sr isotope ratio being 0.7044±0.0012. The geological state points to a volcanic origin of the series at the Cambrian/Ordovician boundary.Granitic gneisses indicate a Variscan age which might represent the time of rock formation or Sr homogenisation during metamorphism. Biotite from these granites gives an age of 76±3 and muscovite 81±9 m years. Both ages stress the strong thermal influence of the Alpine metamorphism in the area under investigation.

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Mit 3 Abbildungen     

Geothermobarometry of Al2SiO5-bearing metapelites in the western Austroalpine Ötztal-basement

Summary The dominant amphibolite-facies Variscan event in the Austroalpine Ötztal basement can best be studied in the northwestern part of the Ötztal block. Further to the southeast it is overprinted by Alpine metamorphism. Metapelites with the assemblage garnet-staurolite-kyanite-sillimanite±andalusite-biotite-muscovite-plagioclase were used to reconstruct pressure and temperature conditions with exchange thermometry, net transfer equilibria and multi-equilibrium methods. Assuming kyanite as equilibrium Al₂SiO₅ polymorph, conditions of 570–640°C and 5.8–7.5kbar are derived using garnet rim compositions. Typical nonequilibrium textures are (1) continuous chemical zoning of garnets, (2) inclusions of kyanite and fibrolite in andalusite porphyroblasts and (3) the spectacular replacement of garnet by fibrolite and biotite. The latter two textures were used to decipher the retrograde part of the P-T path. Application of the differential thermodynamics approach (Gibbs method) indicates prograde garnet growth during pressure release. Addition of CaO to the KFASH-system allows the garnet breakdown within the staurolite stability field and its quantification, using the quartz-garnet-aluminosilicate-muscovite geothermobarometer, revealed temperatures of 530–630°C and 3.5–5.7kbar. Andalusite formation is thought to constrain the final stage of the P-T path. Textural and chemical data clearly indicate a continuous pre-Alpine metamorphic evolution.

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Geothermobarometrie in Al₂SiO₅ führenden Metapeliten des westlichen Ötztal Kristallins

Zusammenfassung Die dominierende variszische Metamorphose im ostalpinen Ötztal Kristallin kann aufgrund der Zunahme der alpidischen Überprägung nach Südosten am besten im nordwestlichen Teil des Ötztal Kristallins untersucht werden. Die Metamorphosebedingungen wurden in den Metapeliten anhand der Paragenese Granat-Staurolith-Kyanit-Sillimanit±Andalusit-Biotit-Muskovit-Plagioklas mit Hilfe von Kationenaustauschthermometrie, kontinuierlichen Mineralreaktionen und der Berechnung aller formulierbaren Mineral-Gleichgewichte durchgeführt. Mit der Annahme von Kyanit als Teil der Gleichgewichtsparagenese wurden Temperaturen von 570–640°C und Drucke von 5.8–7.5kbar für die Granatränder ermittelt. Folgende Ungleichgewichtsphänomene wurden zur Belegung des Metamorphosepfades herangezogen: (1) Kontinuierlicher Granatzonarbau (2) Andalusitporphyroblasten mit Kyanit-und Fibrolitheinschlüssen und (3) die Reaktion von Granat zu Biotit und Fibrolith Pseudomorphosen. Die Anwendung der Gibbs-Methode lässt Rückschlüsse auf ein progrades Granatwachstum bei fallenden Drücken und steigenden Temperaturen zu. Die Erweiterung des KFASH-Systems mit CaO ermöglicht den Granatzerfall noch im Stabilitätsfeld von Staurolith und die Anwendung des Granat-Muskovit-Aluminiumsilikat-Quarz Geothermobarometers belegt den Granatzerfall bei 530–630°C und 3.5–5.7kbar. Die Andalusitkristallisation wird als letztes Stadium des Druck-Temperatur Pfades angenommen. Texturelle und chemische Untersuchungen lassen den Schluss auf eine einphasige variszische Metamorphose zu.

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With 9 Figures     

Transition from eclogite to amphibolite-facies metamorphism in the Austroalpine Ulten Zone

Summary The Ulten Zone of the Austroalpine crystalline basement south-west of Meran (Italy) contains metapelitic schists and granoblastic paragneisses, leucocratic orthogneisses, migmatites (in both gneiss-lithologies), metabasites and ultramafic lenses. Metamorphic textures of the metapelitic schists and granoblastic paragneisses indicate two different metamorphic events, characterized by two mineral assemblages, which differ in mineral chemistry: (1) an eclogite facies mineral assemblage (M1) comprising Grt-Ky I-Bt. Ms-Kfs-PI-Qtz-Rt, and (2) an amphibolite facies mineral assemblage (M2) comprising Grt-KyII-Bt-Ms-PI-Qtz-Ilm±St. For the M1 event, pressures of at least 15kbar and temperatures of about 700°±50°C can be estimated. The later amphibolite facies overprint occurred at pressures of 6 to 8kbar and about 600°±50°C. The M1 and M2 assemblages belong to a continuous clockwise metamorphic evolution during the Variscan orogeny. Evidence for Alpine metamorphism can only be detected by sericite rims around kyanite and reset biotite ages. The migmatites, which contribute about 15–30vol.% of all rocks in the investigated area, were formed on the prograde path during the M1 event. Dissolution of H₂O in the melted part of the migmatites resulted in a CO₂dominated fluid, which was trapped in primary kyanite (M1) fluid inclusions. Secondary H₂O-rich fluid inclusions are found in quartz grains and may represent the fluid which enabled a pervasive equilibration during M2.

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Übergang von eklogit-zu amphibolitfazieller Matamorphose in der austroalpinen Ultenzone

Zusammenfassung Die Ulten Zone, ein Teil des ostalpinen kristallinen basements, südwestlich von Meran, wird aus Metapeliten and granoblastischen Paragneisen, leukokraten Orthogneisen, Migmatiten (in beiden Lithologien), Metabasiten and ultramafischen Linsen aufgebaut. Metamorphe Texturen der Metapelite und granoblastischen Paragneise lassen auf zwei verschiedene metamorphe Ereignisse schließen, die durch unterschiedliche Mineral-chemismen und Paragenesen charakterisiert sind: (1) eine eklogitfazielle Paragenese (M1), bestehend aus Grt-KyI-Bt-Ms-Kfs-P1-Qtz-Rt und (2) eine amphibolitfazielle Paragenese (M2), bestehend aus Grt-KyII-Bt-Ms-P1-Qtz-Ilm±St. Für M1 konnten Minimaldrucke von 15kbar und Temperaturen von 700°±50°C abgeleitet werden. Die spätere amphibolitfazielle Überprägung fand bei 6 bis 8kbar und 600°±50°C statt. M1 und M2 gehören einer kontinuierlichen Metamorphoseentwicklung während der variszischen Orogenese an.Die Migmatite, ungefähr 15–30vol.% der Gesteine im untersuchten Gebiet, wurden am prograden Pfad während des M1 Ereignisses gebildet. Aufgrund der höheren Löslichkeit von H₂0 in der Schmelze, blieb ein CO₂, reiches Fluid zurück, das im primären Kyanit (M1) eingeschlossen wurde. Wässrige Flüssigkeitseinschlüsse können in Quarzkörnern gefunden werden. Dieses Fluid ist wahrscheinlich für die Reequilibrierung zu amphibolitfaziellen Bedingungen verantwortlich.

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With 5 Figures     

Evolution of gold mineralization in the Ashanti Gold Belt,Ghana: Evidence from carbonate compositions and parageneses

Summary Ankerite, siderite, calcite and magnesite occur in variable proportions within all host and mineralized rocks of the Bogosu and Prestea mining districts of the Ashanti Gold Belt, Ghana. The compositions of coexisting ankerite-siderite grains establish that complex rhythmically zoned growth banding and replacement textures are present. This compositional variation is attributed to episodic fluctuation in the temperature and composition of fluids in the Bogosu-Prestea mesothermal gold system. Temperatures derived from the ankerite-siderite composition geothermometer are generally consistent with those from calcite-dolomite, arsenopyrite, carbon and oxygen stable isotope, and fluid inclusion geothermometers, and are about 360°C for the metamorphic peak, 400 to 350°C for carbonate alteration of mafic dikes, and 340 to 140°C for gold deposition. The latter range occurs on a thin-section scale and represents separate pulses of fluid in the ore conduit.

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Entstehung der Goldvererzung im Ashanti Gold Belt, Ghana: Rückschlüsse aus Karbonat zusammensetzungen und Paragenesen

Zusammenfassung In allen Wirtsgesteinen und mineralisierten Gesteinen der Bergbaureviere von Bogosu und Prestea im Ashanti Gold Belt, Ghana treten Ankerit, Siderit, Calcit und Magnesit in unterschiedlichen Verhältnissen auf. Die Zusammensetzung von koexistierenden Ankerit-Siderit-Körnern zeigt eine komplexe, rhythmisch zonierte Wachstumsstreifung und Verärdngungsstrukturen. Diese Änderungen in der Zusammensetzung sind auf episodische Fluktuationen der Temperatur und der Zusammensetzung der Fluide im mesothermalen Goldsystem von Bogosu-Prestea zurückzuführen. Temperaturen nach dem Ankerit-Siderit-Geothermometer stimmen im allgerneinen mit jenen aus Geothermometern, die auf Calcit-Dolomit, Arsenopyrit, den stabilen Isotopen von Kohlenstoff and Sauerstoff und auf Flüssigkeitseinschlüssen beruhen, überein. Sie liegen bei rund 360°C für den Höhepunkt der Metamorphose, bei 400 bis 350°C für die Karbonat Alteration der matischen Gänge and bei 340 bis 140°C für die Gold-Fällung. Der letztgenannte Bereich tritt in Dünnschlif Maßstab auf and repräsentiert einzelne Schübe von Fluid in den Erzgängen.

     

Fluid inclusion, stable isotope and Ar-Ar evidence for the age and origin of gold-bearing quartz veins at Mont Chemin, Switzerland

Summary A new Swiss gold occurrence at Mont Chemin, comprising gold-bearing quartz veins, displays many characteristics that are typical of mesothermal gold deposits within the Alps and globally. The most notable of these features are: i) the presence of NaCl-H₂O-CO₂-bearing fluid with an XCO₂ of approximately 0.016 and NaCl equivalents in the range 4.6 to 10.6 weight percent, ii) greenschist formational temperatures and pressures in the range 265-285 °C and 700-1400 bars; and iii) the proximity of the occurrence to the Rhone-Simplon Line, a deep crustal structure in the Swiss Alps.Corrected Ar-Ar data for hydrothermal adularia, considered to be contemporaneous with mineral deposition from the gold-bearing fluid, yields an age of 9.9 ±1.0 Ma. Geothermal gradients and uplift rates derived from the Ar-Ar age data and the geothermometry are in agreement with existing data for this region, and indicate that the hydrothermal activity at the Mont Chemin gold occurrence records one of the last Alpine metamorphic events in the northeastern Mont Blanc massif.Temperature estimates from fluid-muscovite-quartz-feldspar equilibrium and oxygen isotope thermometry of coexisting adularia and quartz are combined with the fluid inclusion isochores to derive depositional pressures. These data yield geothermal gradients on the order of 50 °C/km and uplift rates of 0.44 mm/a for the NE portion of the Mont Blanc massif.

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Evidenz aus Flüssigkeitseinschluß-, stabilen Isotopen- und Ar- Ar Daten fü r das Alter und den Ursprung Gold führender Quarzgänge am Mont Chemin, Schweiz

Zusammenfassung Ein neues Schweizer Goldvorkommen am Mont Chernin, es handelt sich um Goldführende Quarzgänge, zeigt viele Charakteristika, die für mesothermale Goldlagerstätten der Alpen und weltweit typisch sind: i) Die Anwesenheit von NaCl-H₂O-CO₂ Fluiden mit einem XCO₂ von ca. 0.016 und NaCl zwischen 4.6 und 10.6 Gew. % Äquiv.ii) Grünschieferfazielle Bildungstemperaturen und -drucke von 265-285°C bzw. 7001400bar. iii) Die Nähe der Vorkommen zur Rhone-Simplon Linie, einer tiefgreifenden Struktur in der Kruste der Schweizer Alpen.Korrigierte Ar-Ar Daten von hydrothermalem Adular, der als zeitgleich mit den Minerallagerstätten gebildet, angesehen wird, ergaben ein Alter von 9.9 ± 1.0 Ma. Die aus aus den Ar-Ar Daten bestimmten geothermalen Gradienten und Hebungsraten und die Ergebnisse der Geothermometrie stimmen mit bisher existierenden Daten aus dieser Region überein und zeigen, daß die hydrothermale Aktivität in den Goldvorkommen des Monte Chemin eines der letzten alpidischen metamorphen Ereignisse im nordöstlichen Mont Blanc Massiv darstellt.Temperaturabschätzungen aus Fluid-Muscovit-Quarz-Feldspat Gleichgewichten und Sauerstoffisotopen-Thermometrie an koexistierendem Quarz und Adular werden mit den Isochoren der Flüssigkeitseinschlüsse kombiniert, um die Bildungsdrucke abzuleiten. Diese Daten ergeben geothermische Gradienten in der Größenordnung von ca. 50 °C/km und Hebungsraten von 0.44 mm/Jahr für den Nordostteil des Mont Blanc Massives.

     

Genesen von Graniten und Migmatiten auf Grund neuer Experimente

Zusammenfassung Die Genese von Graniten und Migmatiten wird in einem ursächlichen Zusammenhang mit regionaler hochgradiger Metamorphose gesehen. Deshalb wurde experimentell unter 2000 Atm H₂O-Druck die Metamorphose von verschiedenen Sedimentgesteinen durchgeführt, und zwar wurden außer Grauwacken vor allem verschiedene kalkfreie und kalkführende Tone behandelt, bei denen auch z. B. der Adsorption von Na⁺ in der Tiefe Rechnung getragen wurde.Es ergab sich, daß die höchstgradige metamorphe Fazies nur dann erreicht wird, wenn bei 2000 Atm H₂O-Druck die Temperatur größer als 630 ± 30° C gewesen ist. Die höchstgradige Mineralvergesellschaftung bleibt aber nur stabil bis 700 ± 40° C. Sobald diese Temperatur überschritten wird, beginnt der Bereich der Anatexis, d. h. der Metamorphit wird partiell verflüssigt. Das Auftreten einer Schmelzphase ist bei jenen p-t-Bedingungen zwangsläufig, wenn der Metamorphit Quarz und Feldspat enthält.Die zuerst gebildete Schmelze hat aplitische Zusammensetzung. Mit steigender Temperatur vergrößert sich meistens die Menge der Schmelze, und es verändert sich die Schmelzzusammensetzung, bis schließlich ein sogenannter Endzustand der Anatexis erreicht ist. Die Temperatur, bei der dieser Zustand erreicht ist, die Menge der Schmelze und ihre Zusammensetzung sind durch den quantitativen Mineralbestand des hochgradigen Metamorphits bedingt. Die Schmelzmenge beträgt mehr als die Hälfte, oft mehr als 2/3 und bisweilen über 80–90% des Metamorphits. Die weitaus am häufigsten gebildeten anatektischen Schmelzen, nämlich diejenigen, die bei der Anatexis ehemaliger Tonschiefer entstehen, sind granitisch-granodioritisch; Grauwacken liefern granodioritische oder tonalitische Schmelzen.Es geht aus den Experimenten hervor, daß ohne irgendwelche Materialzufuhr oder -abfuhr in der anatektischen Schmelze eine Anreicherung von Si und Alkalien (vor allem von Na) und eine Verarmung an Al, Mg und Ca gegenüber dem Ausgangsgestein eintritt. Letztere Elemente sind im nicht mit aufgeschmolzenen Restkristallin in Form von Cordierit, Biotit, Sillimanit, An-reichem Plagioklas und/oder Granat konzentriert.Es wird gezeigt, daß anatektisch gebildete granitische Schmelzen, wenn sie von dem kristallin gebliebenen Rest-Teil des ehemaligen Metamorphits getrennt sind, also mit ihm nicht mehr reagieren können, um mehr als 100° C überhitzt sein können; sie sind daher intrusionsfähig. Separierung der anatektisch gebildeten Schmelzen von dem kristallinen Rest über größere Bereiche führt zu homogenen granitischen Gesteinen. Konnte die Separierung nur im Bereich von cm und dm erfolgen, dann sind autochthone inhomogene granitische Gesteine oder Migmatite entstanden. Experimentelle Hinweise für das Zustandekommen der Mannigfaltigkeit der Textur bei Migmatiten werden gegeben.     

The metamorphic and alteration history of West Rand Group shales from distal portions of the Witwatersrand Basin

Summary The maximum metamorphic grade in West Rand Group shales from three boreholes to the east and south of the Vredefort Dome is lower greenschist facies. In most samples the peak metamorphic assemblage consists of quartz + muscovite + chlorite, with the phyllosilicates defining a tectonic cleavage. In many of the samples more coarsely crystalline alteration zones that clearly crosscut both bedding and the tectonic cleavage overprint this assemblage. The alteration zones are localized around minor faults and shears where fluid ingress has occurred. Muscovite was not observed in these zones and the cleaved matrix assemblages has been replaced by assemblages consisting of pyrite + quartz ± chlorite ± stilpnomelane ± calcite ± carbonaceous matter ± Mn-garnet ± epidote ± chalcopyrite. In some of the alteration zones stilpnomelane is a very common product and appears to arise through the breakdown of chlorite + muscovite. K and Fe metasomatism are indicated during this reaction, as well as the obvious mobility of S, Cu and C. Assays on small samples indicate gold introduction into the shales during the alteration event. Chlorite thermometry was used to estimate the equilibration temperature of chlorite from the cleaved matrix and the alteration zones. Temperatures close to 300°C are indicated for both chlorite varieties, and for all three boreholes. These results, and the petrographic data, imply that fluid influx post-dated the formation of the tectonic cleavage, but occurred close to the peak of metamorphism. Comparison between the chlorite thermometry data from this study with those from similar studies in the goldfields indicates very similar peak metamorphic grades in both areas, suggesting that these metamorphic conditions may be typical of almost the entire basin. The one exception is obviously the amphibolite facies metamorphism exposed in the northwestern sector of the collar of the Vredefort Dome. Several recent studies have suggested that this metamorphism is representative of a widespread zone of higher grade metamorphism within the central portions of the basin. The results of this study indicate that this is unlikely to be the case and suggest that these amphibolite facies rocks are probably unique to the northern portions of the dome.

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Die Metamorphose- und Alterationsgeschichte von Peliten der West Rand Group im distalen Bereich des Witwatersrand Beckens

Zusammenfassung Dieser Artikel dokumentiert die Metamorphose und Alteration einiger Tonschiefer der West Rand Group, welche in drei Bohrkernen östlich und südlich des Vredefort Domes aufgeschlossen sind. In allen untersuchten Proben entspricht der maximale Metamorphosegrad der unteren Grünschiefer Fazies. Die maximalen metamorphen Bedingungen sind häufig durch die Mineralparagenese Quarz + Muscovit + Chlorit charakterisiert, wobei die Schichtsilikate eine ausgeprägte Schieferung definieren. Viele der Proben zeichnen sich durch gröber kristalline Bereiche intensiver Alteration aus, die sowohl die Schieferung als auch die Schichtung deutlich schneiden und in denen die metamorphe Mineralparagenese überprägt ist. Diese Alterationszonen befinden sich im Bereich von kleineren Störungen und Scherzonen, entlang derer Fluide eingedrungen sind. Muscovit fehlt in diesen Bereichen und die Matrixminerale sind durch die Paragenese Pyrit ± Quarz ± Chlorit ± Stilpnomelan ± Kalzit ± Kohlenstoff-haltiges Material ± Mn-Granat ± Epidot ± Kupferkies verdrängt worden. In einigen Alterationszonen findet man häufig Stilpnomelan, welcher möglicherweise auf Kosten von Muscovit und Chlorit gewachsen ist. Versuche, diese Reaktion mit Hilfe von gemessenen Mineralzusammensetzungen unter Annahme eines isochemischen Systems auszugleichen, scheiterten. Dies ist wahrscheinlich auf die Mobilität von K und Fe, sowie S, Cu and C zurückzuführen. Untersuchungen an kleinen Proben deuten darauf hin, daß die Alteration mit einer Goldanreicherung verbunden war. Die Abschätzung der Gleichgewichtstemperaturen von Chlorit der geschieferten Matrix sowie der Alterationszone mit Hilfe von Chlorit-Thermometrie ergab Temperaturen um 300°C für beide Chlorit-Varietäten aus allen drei Bohrkernen, Diese thermometrischen und petrographischen Daten sprechen dafür, daß die Fluidinfiltration nach Anlegung der Schieferung nahe dem Metamorphosehöhepunkt erfolgte. Ein Vergleich der Daten aus der Chlorit-Thermometrie dieser Studie mit den Ergebnissen ähnlicher Studien in den Goldfeldern ergibt sehr ähnliche metamporphe Bedingungen, was möglicherweise dafür spricht, daß diese Bedingungen typisch für das ganze Becken sind. Die einzige Ausnahme bildet offensichtlich die amphibolitfazielle Metamorphose in den nordwestlichen Randbereichen des Vredefort Domes. Einige neuere Studien spekulieren, daß diese Metamorphose eventuell für eine breite Zone höhergradiger Metamorphose im zentralen Teil des Beckens repräsentativ ist. Unsere Resultate deuten jedoch eher darauf hin, daß diese amphibolitfaziellen Gesteine auf den nördlichen Teil des Domes beschränkt sind.

     

Petrographische Untersuchungen an Alumosilikatgneisen des Ötztaler-Stubaier Altkristallins

Zusammenfassung Die regionale Untersuchung pelitischer Gneise in einem 3600 km² großen Gebiet der zentralen Ostalpen (Ötztaler-Stubaier Alpen, Tirol) ergibt eine Einteilung der Metamorphose in drei Zyklen. Die älteste erkennbare Metamorphose, vermutlich kaledonischen Alters, wird durch eine Wärmebeule verursacht, die zur Ausbildung einer breiten Sillimanitzone im Kern und zwei Disthenzonen an den Flanken geführt hat. In den meisten Fällen zeigen die Gesteine keine Gleichgewichtsparagenesen. Verschiedene typische Paragenesen werden kartiert und ihre Verbreitung durch die Vorstellung einer aufsteigenden Wärmebeule erklärt.Eine zweite Metamorphose, deren Alter mit 273 Millionen Jahren (=variszische Orogenese) durch Rb-Sr-Altersbestimmungen bekannt ist, führt in einer auskartierbaren Zone zur Umwandlung von Staurolith in Chloritoid.Schließlich ist eine dritte, schwächere Metamorphose alpidischen Alters in einzelnen Bereichen nachweisbar.

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Petrographic investigations on alumosilicate-bearing gneisses in the Oetztal-Stubai-Alps

Summary The regional investigation of pelitic gneisses in an area of about 3600 km² in the Oetztal-Alps, Tyrol, indicates that the metamorphism can be divided into three cycles. The oldest known metamorphism, presumably of Caledonian age, was caused by the development of a heatdome with a sillimanite-bearing zone in the center and a kyanite-bearing zone on the outside. In most cases the mineral assemblages of the rocks have not reached equilibrium. Several typical parageneses have been mapped and their distribution is explained as due to the rising heatdome.A second metamorphism, the age of which has been dated with the Rb-Sr-method as being 273 my (varistic orogenesis), has caused the alteration of staurolite to chloritoid. This zone has also been mapped.The third metamorphism of Alpine age can be traced in limited areas.

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Mit 9 Abbildungen     

Zur Petrologie der Hornblendegarbenschiefer der Ostalpen

Zusammenfassung Die Bildung der Hornblendegarbenschiefer in den Ostalpen, die am Beispiel verschiedener Probengebiete (Greinerserie-Zillertal, Schneebergerzug-Ötztal, Donnersbachwald-Wölzer Tauern, Radenthein-Millstätter Alpe) diskutiert wird, erfolgte bei den Vorkommen des Penninikums im Zuge der alpinen Metamorphose. Alle Garbenschiefer des mittelostalpinen Kristallins sind ein Produkt der variskischen Metamorphose und haben nur eine geringfügige alpine Überprägung erfahren. Für die Vorkommen im Schneebergerzug läßt sich zusätzlich ein früh- oder vorvariskisches Ereignis auf Grund von Reliktstrukturen nachweisen. Die Bildung der Garbenschiefer erstreckt sich vom Metamorphosebereich der obersten Grünschieferfazies bis in die Amphibolitfazies. Für die einzelnen Probengegebiete konnten diepT-Bedingungen der Metamorphose auf Grund koexistierender Mineralphasen festgelegt werden. Im Pauschalchemismus der Garbenschiefer sind neben den für die Bildung der tschermakitischen Hornblenden notwendigen Konzentrationen an Al, Ca und Mg, noch zum Teil sehr beträchtliche TiO₂-Gehalte und hohe Na₂O-Werte, bei gleichzeitig niederen K₂O-Werten, bermerkenswert. Meist variabel sind die Si- und Fe-Konzentrationen.Als Ausgangsmaterial kann man folgende Sedimente in Betracht ziehen: Si- und Al-reiche dolomitische Mergel oder tuffitische Lagen in einem tonigen, sandigen bzw. karbonatreichen Sediment.In einigen Fällen ist eine Entstehung aus dolomitischem Mergel möglich, dies trifft vor allem für die epidot- und karbonatreichen Garbenschiefer zu. Auf Grund der hohen TiO₂-Gehalte (bis über 4 Gew-% TiO₂) und des hohen Na-Überschuß, ist für die größere Anzahl der Garbenschiefer ein Tuffit als Ausgangsmaterial anzunehmen.

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Petrography and genesis of the Hornblendegarbenschiefer of the Eastern Alps

Summary The genesis of the Hornblendegarbenschiefer in the Eastern Alps is discussed as an example of the more important occurrences (Greinerserie-Zillertal, Schneebergerzug-Ötztal, Donnersbachwald-Wölzer Tauern, Radenthein-Millstätter Alpe) formed in the Penninic Area during the Alpine metamorphism. All of the Garbenschiefer in the mittelostalpines Altkristallin are a-product of the Variscian metamorphism and have experienced only a relatively insignificant Alpine influence. Relicts structures indicate an additional earlier event for the occurrences in the Schneebergerzug. The formation of the Garbenschiefer extends from the highes green schist facies to the amphibolit facies. The metamorphicpT conditions for the individual sample locations could be determined from coexisting mineral phases. The Al, Ca and Mg concentrations necessary for tschermakitic hornblende formations are present. What is particularly interesting in the chemical composition of the Garbenschiefer is the presence of high TiO₂-concentrations and of Na₂O in large amounts but coupled with low K₂O values. The most variable concentrations are those for Si and Fe.The Garbenschiefer can be formed from Si- and Al-rich dolomitic marl or tuffitic layers. The development from a dolomitic marl is possible mainly for epidote- and carbonate-rich Garbenschiefer. Because of the high TiO₂-contents (up to 4 wt.% TiO₂ and the high Na-excess, one can assume a formation from a tuffite for most Garbenschiefer.

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Mit 8 Abbildungen

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Herrn Prof. DDr.H. Wieseneder zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Petrologische Untersuchungen an einem alpinotypen Granitgneis und seinen Hüllgesteinen (“Villacher Granitgneis”, Kärnten, Österreich)

Als Ausgangsgestein des Villacher Granitgneises ist ein spätdifferenzierter, saurer Granit anzusehen, wofür folgende Argumente sprechen:

Kontinuierlicher und diskontinuierlicher Zonarbau in den Granaten der penninischen Gesteine der Zillertaler Alpen (Tirol/Österreich)

Zusammenfassung In den penninischen Gneisen, Glimmerschiefern und Amphiboliten der Zillertaler Alpen (Tirol/Österreich) treten Granate mit zwei Arten von Zonarbau auf: a) kontinuierlichem glockenförmigen und b) diskontinuierlichem sprunghaften. Die Granate mit kontinuierlichem Zonarbau sind im Kern MnO- und CaO-reich und im Rand FeO- und MgO-reich. Die Granate aus der Grünschieferfazies haben einen stärkeren Zonarbau als die der Amphibolitfazies.Die Granate mit diskontinuierlichem Zonarbau kommen in Gesteinen der Greinerschieferserie und in den gebänderten migmatischen Gneisen vor. Solche Granate zeigen eine sprunghafte Änderung ihrer chemischen Zusammensetzung an der Grenze zwischen dem idiomorphen Kern und dem Rand. Der Kern ist MnO-reich und CaO-arm, der Rand hingegen CaO- und FeO-reich. Dieser diskontinuerliche Zonarbau ist die Folge einer wahrscheinlich zweiaktigen kretazischen oder tertiären Metamorphose. Der Verteilungskoeffizient für das Mineralpaar Granat/Biotit ist in der Grünschieferfazies 57 für MnO und 0,3 für MgO. In der Amphibolitfazies ist er entsprechend 6 und 0,4.

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Continuous and discontinuous zoning in the garnets of the Penninic rocks of the Zillertaler Alpen (Tyrol/Austria)

Summary In the Penninic gneisses, micaschists and amphibolites of the Zillertaler Alpen (Tyrol/Austria) the garnets show two types of zoning: a) a continuous bellshaped zoning, and b) a discontinuous zoning. The garnets with a continuous zoning have cores rich in MnO and CaO and rims rich in FeO and MgO. The differences in composition between cores and rims are greater in the garnets of the Greenschist facies than in those of the Amphibolite facies.Garnets with discontinuous zoning are found in the rocks of the Greinerschiefer series and in migmatic gneisses. These garnets show an abrupt compositional change from euhedral cores very rich in MnO and poor in CaO to marginal zones rich in CaO and FeO. The discontinous zoning is due to a two stage metamorphism of possiblyCretaceous to Tertiary age. The distribution coefficients for the mineral pair garnet/biotite are about 57 for MnO and 0.3 for MgO in the Greenschist facies and 6 for MnO and 0.4 for MgO in the Amphibolite facies.

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Mit 6 Abbildungen     

Relations between metamorphism and orogeny in a typical section of the Indian Himalayas

Summary A comprehensive geological and petrological investigation has been undertaken in an area of about 10 000 km² in the Indian Himalaya (S-Lahul, Himachal Pradesh). The development of mineral assemblages in metamorphic rocks of medium grade is considered to be a dominant Alpine event, although almost exclusively Paleozoic and Precambrian rocks have been involved. The Barrowian type of this metamorphism, ranging from the anchi- to the sillimanite zone, took place under the elavated T-gradient of about 4°C/100 m. It is suggested that normal geothermal conditions prevailed only in the outermost zone of this orogenic belt. In the Late Tertiary this metamorphic series has been moved as a huge nappe upon the Lower Himalaya. During this process a unique feature of reverse metamorphism has been formed. It can be shown that this feature was caused by a combination of metamorphism and very rapid tectonic movements.

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Beziehungen zwischen Metamorphose und Orogenese in einem typischen Querschnitt des Indischen Himalaya

Zusammenfassung Ein etwa 10 000 km² großes Gebiet des Indischen Himalaya (S-Lahul, Himachal Pradesh) wurde einer umfassenden geologischen und petrographischen Bearbeitung unterzogen. Die Ausbildung der in den mittelgradig metamorphen Gesteinen vorliegenden Mineralparagenesen wird als ein dominant alpines Ereignis betrachtet, obwohl fast nur paläozoische und präkambrische Gesteine einbezogen wurden. Die Metamorphose selbst ist von Barrow-Typus und reicht von der Anchi- bis zur Sillimanitzone. Sie fand unter einem erhöhten Temperaturgradienten von etwa 4°C/100 m statt. Nur in der äußersten Zone des Orogens entsprach der Gradient etwa normalen geothermischen Verhältnissen. Im Spättertiär wurde diese alpin-metamorphe Serie in Form einer mächtigen Kristallindecke dem Niedrigen Himalaya aufgeschoben. Dabei wurde eine einzigartige Zone inverser Metamorphose ausgebildet. Es konnte gezeigt werden, daß diese inverse Metamorphose durch das Zusammenwirken von Metamorphose und sehr rasch ablaufender Tektonik entstand.

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With 13 Figures

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Dedicated to Prof. Dr. Dr. h. c.B. Sander on the occasion of his 90th birthday.     

Fluid inclusions related to Variscan and Alpine metamorphism in the Austroalpine Ötztal Basement, Eastern Alps

Summary The Austroalpine Ötztal Basement (AOB) was affected by three metamorphic events during the Caledonian (ca. 450 Ma), Variscan (ca. 320 Ma) and Eo-Alpine (ca. 90 Ma) orogeny. The Variscan and Alpine events are clearly distinguished in terms of pressure and temperature evolution. Significant differences were observed between textures and densities of fluid inclusions of Variscan and Alpine age. Microthermometric and Raman spectroscopic investigations were done on fluid inclusions entrapped in garnet, apatite and quartz. Apatite hosts fluid inclusions of Variscan age which re-equilibrated during the Alpine overprint. Variscan garnets from metasedimentary rocks contain fluid inclusions, which were entrapped during isothermal decompression after the Variscan amphibolite facies temperature peak. The crystallinity of graphite coatings on the walls of fluid inclusions in Variscan garnets from orthogneisses as determined by Raman spectrosocopy indicates formation temperatures in excess of 550 °C. Superdense CO₂ inclusions in quartz indicate isobaric cooling after the Alpine metamorphic temperature peak. The textures and the high density of late aqueous inclusions suggest their entrappment during the Alpine event. Raman spectra from hydrohalite and antarcticite support the presence of Na and Ca in the Variscan metamorphic fluid. Metasomatic reactions involving feldspars lead to the enrichment of these two elements in the fluid phase. The similarities of the chemical compositions of the metamorphic fluids within Variscan and Alpine inclusions suggest minor compositional changes with time and corroborate efficient rock buffering of the fluids. The combination of data from fluid inclusions, petrographic observations and published geothermobarometric data yields an improved and more detailed picture of the Variscan and Alpine metamorphic P-T evolution.

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Flüssigkeitseinschlüsse im Zusammenhang mit variszischer und alpidischer Metamorphose im Ötztalkristallin (Ostalpen)

Zusammenfassung Das Ötztalkristallin wurde von drei Metamorphoseereignissen während der kaledonischen (ca. 450 Ma), variszischen (ca. 320 Ma) und alpidischen (ca. 90 Ma) Gebirgsbildung Beeinflußt. Die variszischen und alpidischen Ereignisse sind in Bezug auf ihre Druck- und Temperaturentwicklung eindeutig unterscheidbar. Deutliche Unterschiede wurden in den Texturen und den Dichte variszischer und alpidischer Flüssigkeitseinschlüsse beobachtet. Mikrothermometrische und Raman-spektroskopische Untersuchungen wurden an in Granat, Apatit und Quarz eingeschlossenen Flüssigkeitseinschlüssen durchgeführt. Apatit führt variszische Flüssigkeitseinschlüsse, die während der alpidischen Überprägung reequilibrierten. Varizischer Granat aus metasedimentären Gesteinen enthält Flüssigkeitseinschlüsse, die während der isothermalen Druckentlastung nach dem variszischen amphibolitfaziellen Temperaturhö-hepunkt eingefangen wurden. Die Kristallinität von Graphitausfdllungen an den Wänden von Flüssigkeitseinschlussen in variszischen Orthogneis-Granaten wurde mit Raman Spektroskopie bestimmt und zeigt Bildungstemperaturen über 550°C an. Hochdichte CO₂-Einschlfisse in Quarz zeigen isobares Abkühlen nach dem alpidischen Metamorphosehöhepunkt an. Die Texturen und die hohe Dichte von späten wässrigen Einschlussen legen deren Einfangen während des alpidischen Ereignisses nahe. RamanSpektren von Hydrohalit und Antarcticit unterstützen das Vorhandensein von Na und Ca im variszisch metamorphen Fluid. Metasomatische Reaktionen unter Beteiligung von Feldspat führten zur Anreicherung dieser beiden Elemente in der fluiden Phase. Die Ähnlichkeiten den chemischen Zusammensetzung des metamorphen Fluides in variszischen und alpidischen Einschlussen legt eine geringe zeitliche Änderung der Zusammensetzung nape und bestätigt eine effiziente Bufferung den Fluide durch das Gestein. Die Kombination von Flüssigkeitseinschlußdaten, petrographischer Beobachtung und Geothermobarometrie aus der Literatur liefert ein verbessertes und detailiertes Bild der variszischen und alpidischen metamorphen P-T Entwicklung.

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With 8 Figures     

Metamorphogenic barite-pyrite (Pb-Zn-Ag) veins at pollone, apuane alps, tuscany: vein geometry, geothermobarometry, fluid inclusions and geochemistry

Summary The barite-pyrite-(Pb-Zn-Ag) deposit of Pollone is located in the southernmost tip of the Apuane Alps metamorphic core complex, and is hosted by a siliciclastic formation of pre-Norian age. The southern sector of the deposit mainly consists of stratiform, supposedly syngenetic, barite-pyrite orebodies, whereas the northern area is characterized by a barite-pyrite-(Pb-Zn-Ag) vein system. Vein geometry in the northern area is controlled by a shear zone, developed during the greenschist facies metamorphism which affected the Apuane Alps core complex between 27 and 8 Ma, that was responsible for fluid focusing and vein emplacement. At Pollone, arsenopyrite and chlorite geothermometers show broadly comparable results, and suggest local metamorphic peak temperatures between 320 and 350°C. Phengite geobarometry indicates minimum pressures of about 3.5 kbar. Fluid inclusion data and mineral equilibria suggest that the mineralizing fluids were initially hotter than the country rocks (about 450°C at 3.5–4.0 kbar). Rocks in direct contact with the orebodies are depleted in Rb and enriched in Sr in comparison to similar rocks elsewhere in the area. This is attributed to the presence of Rb-poor muscovite and Sr-rich barite. Rb-depleted muscovites suggest mineral-fluid interaction in a rock reservoir characterized by a different (modal) mineralogical composition than the Pollone host rocks. The progressive decrease of Sr in barite with increasing distance from the orebodies may be explained with a temperature decrease along the infiltration paths of mineralizing fluids (i.e., from the vein into the wall rocks). The similar O-isotope composition of quartz from veins and host rocks is explained with the overall homogeneous O-isotope composition of the Alpi Apuane basement rocks. This indicates a limited interaction between mineralizing fluids and the rocks exposed at Pollone. Remobilization of syngenetic orebodies was conceivably of minor importance in the production of metamorphogenec veins. Fluid cooling along a major tectonic lineament is thought to be responsible for barite deposition.

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Die metamorphogenen Baryt-Pyrit (Pb-Zn-Ag) Gänge von Pollone, Apuanische Alpen, Toskana: Geometrie der Gänge, Geothermobarometrie, Flüssigkeitseinschlüsse und Geochemie

Zusammenfassung Die Baryt-Pyrit (Pb-Zn-Ag) Lagerstätte von Pollone liegt im südlichsten Ende des metamorphen Kern-Komplexes der Apuanischen Alpen, und sitzt in einer siliziklastischen Formation prä-Norischen Alters auf. Der südliche Sektor der Lagerstätte besteht hauptsächlich aus stratiformen, wahrscheinlich syngenetischen Baryt-Pyrit-Erzkörpern, während der nördliche Teil des Gebietes durch ein Baryt-Pyrit (Pb-Zn-Ag) Gangsystem charakterisiert wird. Die Geometrie der Gänge im Nordteil wird durch eine Scherzone kontrolliert, die während einer grünschieferfaziellen Metamorphose entstanden ist, die den Kernkomplex der Apuanischen Alpen zwischen 27 und 8 Ma betroffen hat. Diese Scherzone war auch für die Zufuhr der Fluide und die Platznahme der Gänge verantwortlich. In Pollone zeigen Arsenopyrit- und Chlorit-Geothermometrie weithin vergleichbare Ergebnisse und weisen auf lokale Maximaltemperaturen der Metamorphose zwischen 320 und 350°C hin. Phengit-Geobarometrie läßt Minimal-Drucke von ungefähr 3,5 kbar erkennen. Fluidflüssigkeitseinschluß-Daten und Mineral-Gleichgewichte zeigen, daß die erzbringenden Fluide ursprünglich heißer als die Wirtsgesteine waren (ca. 450 °C für P von 3,5 bis 4 kbar). Gesteine, die im direkten Kontakt mit den Erzkörpern sind, zeigen eine Anreicherung an Rb und eine Anreicherung an Sr, im Vergleich mit ähnlichen Gesteinen, die im Gebiet anzutreffen sind. Dies wird auf das Vorkommen von Rb-armen Muscovit und Sr-reichen Baryt zurückgeführt. An Rbabgereicherte Muscovite legen Mineral-Fluid-Reaktionen nahe, die in einem Gesteinsreservoir abliefen, das durch eine andere mineralogische Zusammensetzung als die Wirtsgesteine von Pollone charakterisiert war. Der zunehmende Verlust von Sr im Baryt mit zunehmender Entfernung von den Erzkörpern, kann durch einen Temperaturabfall entlang der Infitrations-Pfade der erzführenden Lösungen erklärt werden (d.h. von Gang in die Nebengeseine). Die ähnliche Sauerstoff-Isotopen-Zusammensetzung für Quarz aus den Gängen und den Nebengesteinen läßt sich auf die allgemein homogene Sauerstoffisotopen-Signatur des Basements der Apuanischen Alpen zurückführen. Dies weist auf beschränkte Wechselwirkung zwischen erzführenden Lösungen und den in Pollone anstehenden Gesteinen hin. Die Remobilisation von syngenetischen Erzkörpern in Pollone war nur von geringer Bedeutung für die Entstehung der metamorphogenen Gänge. Abkühlung der Fluide an einem wichtigen tektonischen Lineament gilt als Ursache für den Absatz von Baryt.

     

Witwatersrand iron-formations and their significance for gold genesis and the composition limits of orthoamphibole

Summary In the West Rand Group of the 3.07–2.71 Ga old Witwatersrand Supergroup, South Africa, a series of banded iron-formations occur. They are of chemical origin and were deposited in an offshore shelf environment. The coarser-grained, in places pyrite-bearing, and partly auriferous metasedimentary rocks forming the bulk of the Witwatersrand Supergroup are regressive. The iron-formations, however, were deposited during transgression. The presence of allogenic pyrite in the fluviatile metaconglomerates and that of magnetite and, in places, haematite in the marine iron-formations suggests a lower pH and higher sulfur activity for the Archaean meteoric environment than for recent hydrothermal fluids on the ocean floor. Post-depositional alteration of the Witwatersrand rocks includes burial metamorphism at temperatures between 300 and 350 °C and pressures around 2.5 kbar, and multiple hydrothermal inflitration events at slightly lower temperatures, coeval with the brittle deformation of the basin fill during the deposition of the Transvaal Supergroup and the Bushveld Vredefort events.Additional thermal metamorphic overprint of the iron-formations around the Vredefort Dome caused the growth of orthoamphiboles. They show a wide range of compositions between ferro-anthophyllite and ferrous alumino-gedrite, suggesting that the crest of the solvus curve for Fe-rich orthoamphiboles is below 500 °C.Chlorite and amphibole compositions, and the presence of Fe-oxide-bearing horizons between pyrite-bearing ones indicate that the fluid composition during post-depositional alteration was largely controlled by the bulk rock composition of the infiltrated stratigraphic horizons and not by some external source.

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Zusammenfassung Die West Rand Group innerhalb der 3.07–2.71 Milliarden Jahre alten Witwatersrand Supergroup, Südafrika, führt eine Reihe von Magnetit- und Hämatit-haltigen Eisenformationen. Diese sind chemischen Ursprungs und wurden in einem flachmarinen Schelfmilieu abgelagert. Der überwiegende Teil der Witwatersrand Abfolge, bestehend aus klastischen, verschiedentlich Pyrit-führenden und teilweise goldhaltigen Metasedimentgesteinen, kann regressiven Phasen zugeschrieben werden. Die Eisenformationen wurden hingegen während transgressiven Phasen abgelagert. Aufgrund des Auftretens allogener Pyrite in den fluviatilen Konglomeratlagen und von Magnetit und Hämatit in den marinen Eisenformationen lassen sich für den meteorischen Bereich im Archaikum niedrigere pH-Werte und höhere Schwefelfugazität ableiten als für rezente submarine hydrothermale Fluide. Post-diagenetische Alterationsprozesse sind der Versenkungsmetamorphose mit Temperaturen zwischen 300 und 350 °C und Drucken um 2.5 kbar sowie etwas niedriger temperierten hydrothermalen Fluiden zuzuschreiben, die als Folge der inkompetenten Deformation der Beckenfüllung in diese während mehrer Stadien infiltrierten. Infiltration hydrothermaler Fluide während der Ablagerung der Transvaal Supergroup (2.55 Ga) und während des Bildung der Vredefort Struktur (2.0 Ga) sind durch Altersdaten belegt.Zusätzliche thermische Metamorphose der Fe-reichen Pelite und Eisenformationen im Bereich der Vredefort Struktur führte zur Bildung von Orthoamphibolen, deren Zusammensetzung von Anthophyllit bis zu Fe-reichem Alumino-Gedrit reicht. Dies läßt darauf schließen, daß die Solvuskurve für Fe-reiche Orthoamphibole unterhalb von 500 °C liegt.Die Zusammensetzung der Chlorite und Amphibole sowie das Auftreten von Fe-Oxid-führenden Horizonten in den generall Pyrit-reichen Metasedimentgesteinen gestatten die Annahme, daß die post-diagenetische Fluidzusammensetzung hauptsächlich durch die jeweilige Zusammensetzung der infiltrierten Gesteinshorizonte und nicht durch eine externe Quelle bestimmt wurde.

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With 8 Figures     

Metamorphic zones of the Vrbno and Rejvíz series,the Hrubý Jeseník Mountains,Czechoslovakia

Summary The Devonian eugeosynclinal volcano-sedimentary complex (the Vrbno and Rejvíz series) building the envelope unit of the Desná Dome in the Hrubý Jeseník Mts. was regionally metamorphosed during the polyphase Variscan metamorphism. In it, five zones have been distinguished: the chlorite, biotite, garnet, staurolite and sillimanite ones. The metamorphism was of progressive character and its intensity (temperature) increased in the Vrbno series from S to N, and in the Rejvíz series from SE to NW. The mineral assemblages of rocks correspond to medium-pressure metamorphism in the greenschist, albite-epidote-amphibolite and the amphibolite facies. The earlier metamorphic phase (I) attained at maximum the staurolite zone. The later metamorphic phase (II) was a medium-pressure, too (5.5 kb at a temperature of 670° to 700°C), but it attained a higher temperature. It is represented by the sillimanite zone in which staurolite is unstable and is replaced by muscovite. Almandine does not change. In this paper, among others, the mutual relationships between sillimanite, biotite, staurolite and muscovite, existing in proximity of the sillimanite isograd, are discussed.

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Metamorphe Zonen in der Vrbno- und in der Rejvíz-Serie des Hrubý Jeseník-(Altvater-) Gebirges, Tschechoslowakei

Zusammenfassung Der devonische, eugeosynklinale, vulkanisch-sedimentäre Komplex (die Vrbno-und die Rejvíz Serie), der die Hülle der Desná-Aufwölbung im Hrubý-Jenseník-(Altvater-)Gebirge aufbaut, wurde während der polyphasen variszischen Metamorphose regional metamorphisiert. Es können darin fünf Zonen unterschieden werden: die Chlorit-, die Biotit-, die Granat-, die Staurolith-und die Sillimanit-Zone. Die Metamorphose war von aufsteigendem Charakter und nahm in der Vrbno-Serie von S nach N zu, in der Rejvíz-Serie von SE nach NW. Die Mineralparagenesen der Gesteine entsprechen Metamorphosen mittlerer Drücke in Grünschiefer-, Albit-Epidot-Amphibolit-und Amphibolit-Fazies. Die ältere metamorphe Phase (I) erreichte am Höhepunkt die Staurolith-Zone. Die spätere metamorphe Phase (II) war ebenfalls von mittlerem Druck (5,5 kb bei einer Temperatur von 670–700°C), erreichte aber höhere Temperaturen. Sie wird durch die Sillimanit-Zone, in welcher Staurolith instabil ist und durch Muskovit ersetzt wird, repräsentiert. Almandin ändert sich nicht. In der Arbeit werden unter anderem die gegenseitigen Bezjehungen zwischen Sillimanit, Biotit, Staurolith und Muskovit diskutiert, die nahe der Sillimanit-Isograden existieren.

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With 10 Figures     

High-pressure metamorphism in gneisses and pelitic schists in the East Rhodope zone (N. Greece)

Summary The high-alumina metapelites and the orthogneisses of the lower tectonic unit of East Rhodope underwent high P/T metamorphism followed by partial reequilibration during decompression under epidote-amphibolite/amphibolite facies to greenschist facies conditions. The high P/T mineral paragenesis in the orthogneisses is: quartz + albite + microcline + phengite (Si_max = 7 atoms p.f.u.) + biotite and in the high alumina metapelites: garnet + chloritoid + chlorite + phengite (Si_max. = 6.85 atoms p.f u.) + paragonite + quartz. Pressures between 14 and 15.5 kbar, for T_min = 550°C, are estimated for the high P/T metamorphism. During continuing uplift, staurolite + chlorite, staurolite + biotite and finally andalusite + Fe-ripidolite are grown at the expense of chloritoid in metapelites, while in the orthogneisses oligoclase, still coexisting with albite, is formed; in both rock types the Si content of white K-mica decreases considerably from almost pure phengite to pure muscovite.

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Hochdruck-Metamorphose in Gneisen und pelitischen Schiefern der östlichen RhodopeZone, Nord-Griechenland

Zusammenfassung Die Aluminium-reichen Metapelite und die Orthogneise der unteren tektonischen Einheit der östlichen Rhodope-Zone wurde unter hohen Drucken und Temperaturen metamorphosiert. Darauf folgte eine teilweise Reequilibration unter Druck-Entlastung bei Bedingungen der Epidot-Amphibolit/Amphibolit bis Grünschiefer Fazies. Die Hoch-P/T Mineral-Assoziation in den Orthogneisen besteht aus: Quarz + Albit + Mikroklin + Phengit (Si_max = 7 atoms p.f.u.) + Biotit und in den Aluminium-reichen Metapeliten: Granat + Chloritoid + Chlorit + Phengit (Si_max = 6.85 atoms p.f.u.) + Paragonit + Quarz. Drucke zwischen 14 and 15.5 kbar für T_min = 550°C wurden für die Hoch- P/T Metamorphose berechnet. Während andauernder Anhebung bildeten sich Staurolit + Chlorit, Staurolit + Biotit und schließlich Andalusit + Fe-Ripidolit auf Kosten von Chloritoid in den Metapeliten, während in den Orthogneisen Oligoklas der noch mit Albit koexistiert, gebildet wurde; in beiden Gesteinstypen nimmt der Si-Gehalt heller Kaliglimmer von fast reinem Phengit bis zu reinem Muskowit ab.

     

Petrogenesis of fore-arc metabasites from the paleozoic of New England,Eastern Australia

Summary Devonian metabasites in the New England Fold Belt of eastern Australia occur in three fault-bounded slices. Tectonic reconstruction places these and along-strike units in a fore-arc basin bordered to the west by an (eroded) are and to the east by an accretionary subduction complex. All twenty-one samples examined here have undergone prehnite-pumpellyite facies metamorphism and accompanying redistribution of alkaline earth and other LIL elements, although HFS and LRE elements are in magmatic abundances. Relict clinopyroxene compositions indicate crystallization from either MORB or calcalkalic magma, although immobile element variations favour a depleted magma type (e.g. MORB or low-K tholeiite). Fields for boninites, island arc tholeiites and calcalkaline rocks from the Mariana fore-arc have been delineated on a plot of Ce/Zr - Y/Zr. Metabasites from this study plot in the island arc tholeiite field but analyses from along strike (Glenrock) plot in the tholeiite field and closer to the boninite field. This, coupled with the occurrence of calc-alkalic volcanics at Glenrock and MORB and alkalic metabasites further southeast argues for variable loci of magma production and source region inhomogeneity along the fore-arc.As the western magmatic arc was established at the time of fore-arc volcanism, metabasites were not erupted at the inception of subduction as argued for the SW Japan fore-arc. Instead, rifting in the fore-arc could have lowered the pressure in the upper mantle instigating peridotite melting and allowing the passage of magma to the surface. A potential source region for magma is the mantle wedge overlying the subducting plate.

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Petrogenese von Fore-are Metabasiten aus dem Paläozoikum von New England, Australien

Zusammenfassung Die devonischen Metabasite aus dem New-England-Faltengürtel von Ostaustralien kommen in drei störungsgebundenen Schuppen vor. Tektonische Rekonstruktion ordnet diese und auch parallel streichende Gesteinseinheiten in ein Fore-arc-Becken ein, welches im Westen von einem (erodierten) Inselbogen und im Osten von einem Subduktions-Komplex begrenzt wird. Die 21 hier untersuchten Proben sind durch Metamorphose in der Prehnit-Pumpellyit-Fazies gekennzeichnet, mit der Umlagerung der Alkalien und anderer LIL-Elemente einherging, obwohl die HFS- und LRE-Elemente primär magmatische Gehalte zeigen. Reliktische Klinopyroxen-Zusammensetzungen deuten die Kristallisation aus einem MORB- oder Kalkalkali-Magma an, während immobile Elementverteilungen eher auf einen verarmten Magmentyp hinweisen (MORB oder low-K tholeiite). Als Vergleichsbasis wurden die Felder für Boninite, Inselbogentholeiite und Kalkalkali-Gesteine vom Mariana Fore-arc in ein Ce/Zr - Y/Zr-Diagramm eingetragen. Die Metabasite fallen in das Feld der Inselbogentholeiite. Die Analysen der parallel streichenden Gesteinseinheiten (Glenrock) fallen jedoch in das Tholeiit-Feld, in unmittelbarer Nähe zu Boniniten. Dies spricht für eine Magmenproduktion an verschiedenen Orten und für eine Inhomogenität des Ausgangsmaterials entlang des Fore-arcs, auch auf Grund des Vorkommens von Kalkalkali-Vulkaniten am Glenrock bzw. von MORB und alkalischen Metabasiten weiter im Südosten. Während der Entstehung des westlichen magmatischen Inselbogens, zur Zeit des Forearc-Vulkanismus, wurden am Beginn der Subduktion keine Metabasite eruptiert, wie sie für den SW-Japanischen Fore-arc angenommen werden. Rifting im Fore-arc hat möglicherweise den Druck im oberen Mantel gesenkt. Dies hat Aufschmelzung von Peridotit begünstigt und das Aufdringen des Magmas an die Erdoberfläche ermöglicht. Der über der subduzierenden Platte liegende Mantelkeil gilt als potentieller Herkunftsort für das Magma.

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With 6 Figures     

Die Hauptzüge im geologischen Bau der Cyrenaika

Zusammenfassung Es konnte auf Grund der Ergebnisse von Forschungsreisen des letzten Jahrzehnts ein genaueres Bild von den Grundzügen des Baues der Cyrenaika gewonnen werden. Von Süden nach Norden folgt auf das Paläozoikum der Randgebirge von Tibesti und Erdi, in dem u. a. Obersilur erkannt wurde, ein Gebiet Nubischen Sandsteins, der hier wahrscheinlich älter als Unterkreide ist. Offenbar steht mit dem Grundgebirge eine Scholle in Zusammenhang, der das Kristallin von Arkenu und Auenat angehört. Dann folgt eine konkordante Serie von unterkretazischem Nubischen Sandstein, Oberkreide, Eozän, in Verbreitung und Alter den Anschlu\ an die ägyptischen Vorkommnisse ermöglichend. Bis über den 28. Breitengrad nach Süden reichen langhiane bis helvetische Sedimente einer miozänen Transgression, aus denen sich in der Barka schwache Antiklinalen mit Eozän erheben. Das Zurücktreten des Eozäns westlich der Gro\en Syrte lä\t diese als eine wohl schon zum Beginn des Tertiär angelegte tektonische Trennungslinie erkennen. In der pontischen Hebung und schmalen überflutung der Küste im Quartär besteht übereinstimmung mit den Nachbargebieten.     

Thermal evolution of the mantle underneath the Mid-German crystalline rise: Evidence from mantle xenoliths from the Rhön area (Central Germany)

Summary A suite of ultramafic xenoliths (spinel peridotites, one olivine-clinopyroxene hornblendite, and one spinel pyroxenite) from Tertiary basalt vents and lava flows of the Rhön area (Central Germany) were investigated petrologically and geochemically. With regard to P-T estimates two distinct groups of peridotite xenoliths can be discriminated: (I) A low- to intermediate-temperature group of spinel lherzolites and wehrlites mainly displaying coarse equant textures yielded temperature estimates in the range of 840–1050 °C at rather variable pressures of 11–24 kbar. The strong variability of the P-T estimates is attributed to mineral chemical disequilibria and different diffusion rates of the elements used for geothermometry and geobarometry. Spinel-pyroxene symplectites within part of these xenoliths point to a former position in the stability field of garnet lherzolite. These xenoliths are variably depleted in the basaltic component by partial melt extraction. They often show an enrichment in LREE and MREE which is due to a later overprinting by cryptic metasomatism. (II) A high-temperature group of xenoliths, which mainly consists of porphyroclastic and subordinate coarse equant spinel lherzolites and harzburgites, experienced temperatures of 1190–1270 °C at 19–26 kbar. The P-T values for these xenoliths fall close to a geothermal gradient of about 90 mW/m² and illustrate intense heating processes in the mantle which were often coupled with ductile deformation caused by lithospheric stretching. The thermal disturbance which led to the reequilibration of these peridotites must have occurred during the Tertiary magmatic event as indicated by the absence of retrograde mineral zoning, missing textural reequilibration, and the presence of partial melting phenomena in clinopyroxene. Unlike sheared xenoliths from other locations, the porphyroclastic high-temperature peridotites from the Rhön are depleted in basaltic component, in HREE, Y, and Sc. An olivine-clinopyroxene hornblendite is classified as some kind of basaltic cumulate which - according to its P-T estimate of about 1150 °C at 9 kbar - originates from hte transition zone between the lower crust and the upper mantle.⁴⁰Ar-³⁹Ar dating of kaersutite from this sample indicates an age of about 25 Ma which is in accordance with the beginning of Tertiary volcanism in the Rhön area. These investigations show that part of the lithospheric mantle underneath the Rhön area experienced a thermal reequilibration during the Tertiary magmatic event while other parts give evidence of an older history, i.e. a cryptic metasomatism and a transition from the garnet- to the spinel-lherzolite field. A possible geotectonic scenario for the transition could be the post-Variscan crustal reequilibration.

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Thermische Entwicklung des Mantels unter der Mitteldeutschen Kristallinschwelle abgeleitet aus Mantelxenolithen der Rhön

Zusammenfassung Eine Reihe von ultramafischen Xenolithen (Spinell-Peridotite, ein Olivin-KlinopyroxenHornblendit und ein Spinell-Pyroxenit) aus tertiären Basalten der Rhön wurde petrologisch and geochemisch untersucht. Zwei Gruppen von Peridotiten können hinsichtlich ihrer Äquilibrierungstemperaturen unterschieden werden: (I) Spinell-Lherzolithe and -Wehrlite mit niedrigen und mittleren Temperaturen von 840–1050 °C bei Drucken von 11-24 kbar zeigen zumeist granulare Gefüge. Die große Schwankungsbreite dieser P-T-Abschätzungen ist durch mineralchemische Ungleichgewichte und unterschiedliche Schließungstemperaturen der Geothermometer und Geobarometer bedingt. Spinell-Pyroxen-Symplektite, die in einigen dieser Xenolithe auftreten, weisen auf eine vormalige Position im Stabilitätsfeld von GranatLherzolith hin. Diese Xenolithe sind durch partielle Schmelzextraktion unterschiedlich stark depletiert. Häufig zeigen she eine Anreicherung der leichten and mittleren Seltenerdelemente, was durch eine spätere kryptometasomatische Überprägung bedingt ist. (II) Eine Gruppe hochtemperierter, vorwiegend porphyroklastischer und untergeordnet granularer Spinell-Lherzolithe und -Harzburgite wurde unter Temperaturen von 1190–1270 °C bei Drucken von 19–26 kbar überprägt. Die P-T Werte für diese Xenolithe liegen auf einem geothermischen Gradienten von über 90 mW/m², was auf intensive Aufheizprozesse im Mantel hinweist. Oftmals wurde these Aufheizung von einer duktilen Deformation begleitet, deren Ursache eine Dehnung der Mantellithosphäre war. Aufgrund der fehlenden Gleichgewichtstexturen, der Abwesenheit von retrograden Mineralzonierungen und partieller Schmelzprozesse bei den Klinopyroxenen dieser Xenolithe müssen ihre Deformation and Hochtemperaturüberprägung während des tertiären Magmatismus stattgefunden haben. Die porphyroklastischen, hochtemperierten Xenolithe zeigen die stärkste Abreicherung an basaltischer Komponente, den schweren Seltenerdelementen sowie an Y and Sc. Bei dem Olivin-Klinopyroxen-Hornblendit handelt es sich um ein basaltisches Kumulat, welches aufgrund seiner P-T Abschätzung (um 1150 °C bei 9 kbar) aus dem Übergangsbereich von unterer Kruste zu oberem Mantel stammt. Eine⁴⁰Ar-³⁹Ar Datierung von Kaersutiten dieser Probe weist auf ein Alter von etwa 25 Ma, was in Übereinstimmung mit dem Beginn des tertiären Vulkanismus in dieser Region ist. Diese Untersuchungen verdeutlichen, daß ein Teil des lithosphärischen Mantels unter der Rhön eine thermische Äquilibrierung während des tertiären magmatischen Ereignisses erfuhr. Dagegen zeigen andere Teile noch Relikte einer älteren Geschichte, speziell eine kryptische Metasomatose and den Übergang vom Stabilitätsfeld des Granat-Lherzoliths zum Spinell-Lherzolith. Ein mögliches geotektonisches Szenario für diesen Transfer könnte die postvariscische Krustenreäquilibrierung sein.

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With 7 Figures