Original paper

Microstructure and texture formation in a high-temperature shear zone - with emphasis on amphibole

Dornbusch, Hans-Joachim; Skrotzki, Werner

Kurzfassung

Die untersuchten Mylonite stammen aus einer Hochtemperaturscherzone der Ivrea-Zone (Südalpen, NW-Italien), die sich in granulitfaziell geprägten Metagabbros befindet. Die Defektstruktur, Ausrichtung der Kornform und kristallographische Vorzugsorientierung (hier als Textur bezeichnet) der unterschiedlichen Minerale zeigen eine heterogene Verformung auf. Ein inhomogenes Spannungsfeld und Dehnungsteilung resultieren aus dem unterschiedlichen mechanischen Verhalten und einer inhomogenen Verteilung der Mineralphasen. Die Verformung des Gesamtgesteins wird im wesentlichen durch Plagioklas und Hornblende bestimmt. Zunehmende Verformung führt zur dynamischen Rekristallisation, wobei der relative rekristallisierte Volumenanteil in der Reihenfolge Plagioklas, Hornblende, Klinopyroxen abnimmt. Aufmerksamkeit ist auf die Mikrostruktur und Textur von Hornblende gerichtet. Schon in dem unverformten Metagabbro zeigt Hornblende eine ausgeprägte Kornformausrichtung und eine starke Textur mit [001]- und (100)-Maxima parallel zur Lineation und Foliation. Dieser Texturtyp kann durch orientiertes Wachstum elastisch anisotroper Kristalle in einem nicht-hydrostatischen Spannungsfeld während der Hochtemperaturmetamorphose erklärt werden. Hochtemperaturscherung führt zur Verstärkung derselben Textur durch Versetzungskriechen mit dominanter Gleitung auf dem (100)[001] Gleitsystem. Dynamische Rekristallisation findet primär durch Subkornrotation statt, obwohl auch Anzeichen für Keimbildung und Wachstum beobachtet werden.

Abstract

The mylonites investigated are from a high-temperature shear zone in a granulite facies metagabbro of the Ivrea Zone (Southern Alps, NW-Italy). The defect structure, grain shape alignment and crystallographic preferred orientation (here referred to as texture) of different minerals reveal a heterogeneous deformation. Stress discontinuity and strain partitioning result from contrasting mechanical behaviour and inhomogeneous distribution of the mineral phases. The deformation of the whole rock is essentially controlled by plagioclase and hornblende. Increasing strain leads to dynamic recrystallization with the relative volume fraction recrystallized decreasing in the sequence plagioclase, hornblende, clinopyroxene. Attention is focussed on the microstucture and texture of hornblende which is the major rock constituent. Already in the undeformed metagabbro hornblende shows a pronounced grain shape preferred orientation and a strong texture with maxima of [001] and (100) parallel to the lineation and foliation, respectively This type of texture may be explained by oriented growth in a non-hydrostatic stress field during high-grade metamorphism due to an elastic crystal anisotropy. High-temperature shearing leads to a strengthening of the same texture due to dislocation creep with dominant glide on the slip system (100)[001]. Dynamic recrystallization primarily has taken place by subgrain rotation, although indications for nucleation and growth are also observed.

Keywords

metagabbromyloniteshigh temperature shear zonehornblendepyroxeneplagioclasemicrostructurestexturespreferred orientation