Original paper

Syn- and postintrusive deformation at the northern margin of the Rieserferner plutonic complex (Eastern Alps): strain partitioning during emplacement and cooling of granitoids

[Syn- und postintrusive Deformation am Nordrand des Rieserferner-Plutons (Ostalpen): Verformungspartitionierung während der Platznahme und Abkühlung von Granitoiden.]

Scheuvens, Dirk;Mann, Andreas

Abstract

The Oligocene Rieserferner plutonic complex (Eastern Alps) is interpreted as a synkinematic intrusion,emplaced during displacement on the mainly sinistral Defereggen­Antholz­Vals line and associated shear zones. A detailed mesoscopic and microscopic study of the central part of the northern margin of the pluton and its northern contact aureole shows,that despite a high amount of strain,the granitoids are mainly characterized by deformation under (sub)magmatic and greenschist-facies conditions and that indicators for high-temperature solid-state flow are relatively rare. The scarcity of amphibolite-facies deformation structures in the pluton and hence the absence of a continuum of down-temperature deformation, which is otherwise diagnostic for syntectonic intrusions, is explained by effective strain partitioning into the wall rocks of the inner aureole after cooling of the granitoids below the solidus. The intense syn-contact metamorphic high-temperature solid-state flow in the inner aureole and contemporaneous weak deformation of the plutonites suggest that a significant rheological contrast between the quartzmica dominated meta-psammopelites of the aureole and the plagioclase-dominated granitoids must have prevailed immediately after emplacement. During further cooling the locus of deformation shifted back to the granitoids, resulting in intense deformation of the northern margin of the pluton under greenschist-facies conditions and development of discrete retrogressive shear zones within the contact aureole. The inferred adjustment of rheological properties of granitoids and wall rocks under greenschist-facies conditions is probably due to the onset of syntectonic decomposition of biotite, solution-precipitation creep of feldspar and further deformation of quartz finally causing a switch from a load-bearing plagioclase framework to interconnected weak layers of newly crystallized phases and quartz. The observed structures within the northern margin of the pluton and within the contact aureole indicate an overall prolate strain field accompanied by sinistral shearing replacing more oblate strain geometries during emplacement. The existing geochronological data and thermal modelling suggest that the observed ductile structures were formed in less than 4 Ma,resulting in a minimum strain rate of 10 ­ 13 s­ 1 for the deformation at the northern pluton margin.

Kurzfassung

Der oligozäne Rieserferner-Pluton (Ostalpen) wird als synkinematische Intrusion interpretiert,dessen Platznahme während überwiegend sinistraler Bewegungen entlang der Defereggen­Antholz­Vals­Linie und weiterer Scherzonen erfolgte.Detaillierte makroskopische und mikroskopische Untersuchungen des zentralen Nordrandes des Plutons und seiner zugehörigen Kontaktaureole zeigen,dass trotz insgesamt intensiver Verformung die Plutonite hauptsächlich im (sub)magmatischen Stadium bzw.unter grünschieferfaziellen Bedingungen verformt wurden und dass Indikatoren für eine hochtemperierte Verformung im festen Zustand relativ selten sind. Das weitgehende Fehlen von amphibolitfaziellen Verformungsgefügen im Pluton und die damit verbundene Abwesenheit einer kontinuierlichen Verformung unter sinkenden Temperaturen, die ansonsten als diagnostisch für syntektonische Intrusionen eingestuft wird,wird hier als das Resultat einer Verformungspartitionierung bzw.Verformungslokalisierung in den Rahmengesteinen nach der Abkühlung der Granitoide unter ihren Solidus angesehen. Die intensive syn-kontaktmetamorphe hochtemperierte Verformung in der inneren Aureole und die gleichzeitig relativ schwache Verformung der Granitoide lässt auf einen signifikanten rheologischen Kontrast zwischen den durch Quarz und Glimmer dominierten Meta-Psammopeliten der inneren Aureole und den Feldspat-reichen Granitoiden unmittelbar nach der Platznahme schließen.Nach weiterer Abkühlung verlagerte sich die Zone der Verformung (zurück) in den Plutonrand.Aus dieser Deformation resultierte eine starke Verformung der Plutonite unter grünschieferfaziellen Bedingungen (mit nach Norden zunehmender Verformungsintensität) und eine zunehmende Verformungslokalisierung in den Rahmengesteinen. Die offensichtliche Angleichung der rheologischen Eigenschaften von Granitoiden und Rahmengesteinen unter grünschieferfaziellen Bedingungen wird dabei vermutlich durch das Einsetzen von Deformationsmechanismen wie dem syntektonischen Abbau von magmatischem Biotit,Lösungs-Fällungs-Kriechen von Plagioklas und/oder der progressiven Verformung von Quarz in den Plutoniten herbeigeführt.Das strukturelle Inventar im nördlichen Plutonrand und in der Kontaktaureole zeigt überwiegend prolate Verformungsbedingungen gekoppelt mit sinistralen Bewegungen an,die die während der Platznahme vorherrschenden oblaten Verformungsgeometrien ablösen.Die existierenden geochronologischen Daten sowie thermische Modellierungen zeigen,dass sämtliche beobachteten duktilen Strukturen in weniger als 4 Ma nach der Platznahme des Rieserferner-Plutons angelegt wurden. Hieraus lässt sich eine minimale Verformungsrate von 10 ­ 13 s­ 1 für die Deformation am nördlichen Plutonrand ermitteln.

Keywords

plutonism;contact metamorphism;strain partitioning;Rieserferner plutonic complex Eastern Alps