Mikrosondenuntersuchungen von Saussuriten in Abhängigkeit vom Metamorphosegrad und vom geochemischen Milieu

Zusammenfassung In einem Profil ansteigender Metamorphose werden im Stavanger-Gebiet/SW-Norwegen zwei Gesteinstypen, repräsentiert durch 17 Meta-Arkosen und Quarz-Feldspat-Gneise, sowie 19 metamorphe Tuffe und Tuffite, modellhaft auf ihre Saussuritparagenesen hin analysiert.Mikroskopische und mikroanalytische Untersuchungen zeigen eine weitestgehende Eduktabhängigkeit der Saussuritparagenesen. In calcitarmen granitoiden Edukten bilden sich schon im sehr schwach-metamorphen Stadium folgende mit Ab-reichem Plagioklas koexistierende Saussuritmineralien: 4 An-reicher Plagioklas+K-Feldspat+4 Eisenhydroxid + H₂O 2 Fe(III)Al₂-Epidot+Muskovit+Hämatit+2 Quarz. In calcitführenden Meta-Arkosen gewinnt die Mineralreaktion: An-Plagioklas+K-Feldspat+2 Eisenhydroxid+CO₂Calcit+Muskovit+ Hämatit+Quarz an Bedeutung. Im reduzierenden geochemischen Milieu der Meta-Tuffe und -Tuffite tritt in diesem metamorphen Bereich als charakteristische Neubildung Biotit neben Muskovit auf. Auch in den calcitreichen tuffitischen Proben koexistieren die Saussuritkomponenten Calcit, Muskovit, Hämatit, Quarz und Biotit.Die mikroanalytisch untersuchten Saussuritmineralien Plagioklas und Epidot zeigen anhand von annähernd 800 chemischen Vollanalysen in der Entwicklung ihrer Chemismen während der Metamorphose für beide Sedimente gleiche Trends. Im niedrigtemperierten Bildungsstadium der Saussurite können die An-Gehalte der Feldspäte in Abhängigkeit vom Edukt und aufgrund unterschiedlich intensiver Rekristallisation der Sedimente relativ stark schwanken. Die Epidote sind je nach primärem Fe(III)-Angebot mehr oder weniger eisenreich. In Richtung ansteigender Metamorphose stellen sich in den Epidoten beim Übergang zu oligoklasführenden Paragenesen maximale Fe(III)-Gehalte ein, die in Form eines rhythmischen Zonarbaus die wechselnden -Bedingungen im Verlauf der Metamorphose widerspiegeln. Bereits hier setzt der retrograde Saussuritisierungsprozeß ein: es reagieren Fe(III)Al₂-Epidot, Muskovit, Quarz, Hämatit und Albit/Oligoklas zu anorthitreicherem Plagioklas, Biotit und Wasser. Zusätzlich bildet sich durch die Zersetzung des Al-reichen Epidots Mikroklin.Die Untersuchung zur Wechselbeziehung zwischen dem Eisengehalt des Eduktes und dem der Epidote ergibt, daß die Fe(III)-Einbaurate der Epidote in keiner Weise von den Fe(III)-Konzentrationen der Meta-Sedimente beeinflußt wird, vielmehr können eduktspezifische Intervalle für die Eisenanreicherung der Epidote nachgewiesen werden.

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Electron microprobe investigations of saussurites dependent on metamorphic stage and geochemical environment

In a profile of ascending metamorphism, the saussuritic parageneses of two characteristic rock types, 17 acid meta-arkoses and 19 basic meta-tuffs and meta-tuffites, were investigated by microscopical and microanalytical methods.Microscopic studies reveal that the specific saussurite mineral association is dependent on the petrographic substratum. In very low stage metamorphism, granitic rocks show the following saussurite minerals coexisting with albite-rich plagioclase: 4 An-rich plagioclase+K-feldspar +4 ironhydroxide+H₂O2 Fe (III) Al₂-epidote + muscovite + hematite + 2 quartz. Phyllitic and calciferous meta-arkoses exhibit predominantly the following saussurite reaction: An-plagioclase + K-feldspar + 2 ironhydroxide + CO₂ calcite + muscovite + hematite + quartz. In the reducing environment of the meta-tuffs and meta-tuffites, biotite is formed in addition to muscovite.The changing chemical composition of the saussurite minerals (plagioclase and epidote) at different stages of metamorphism was determined by 800 quantitative electron microprobe analyses. The changes found in both rock types are nearly the same. During low metamorphic stage, the An-content of the plagioclases depends on the substratum and the variable intensity of recrystallization. The Fe-content of the epidotes is dependent on the amount of iron available.The epidotes are enriched in Fe toward the transition to oligoclase-bearing parageneses. These Fe-contents cause rhythmical zoning, representing varying conditions during metamorphism. With increasing metamorphic grade the retrograde process of saussuritization is initiated. The reactants are Fe (III) Al₂-epidote, muscovite, quartz, hematite, and albite/ oligoclase. The decomposition of these minerals leads to An-rich plagioclase, biotite, microcline, and H₂O.

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Herrn Prof. Dr. G. Müller, Clausthal, danke ich für viele anregende Diskussionen sowie für die kritische Durchsicht des Manuskriptes.

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Mein Dank gilt auch Herrn Dr. A. Schneider, Geochemisches Institut der Universität Göttingen, der mir freundlicherweise das Rucklidge-Korrekturprogramm für Silikatanalysen zur Verfügung stellte. Zu danken habe ich auch Herrn Dr. F. Wurm, Geologisches Landesamt Baden-Württemberg, für sein großzügiges Entgegenkommen und die tatkräftige Unterstützung bei der ergänzenden Probennahme im Gebiet der nordwestlichen Inseln des Boknfjords.

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Der Deutschen Forschungsgemeinschaft schulde ich Dank für die finanzielle Unterstützung dieser Arbeit.