Über die Bildungsbedingungen einer Amphibolitvarietät vom Schauinsland (Schwarzwald)
[On the formation conditions of an amphibolite variety from Schauinsland (Black Forest)]
Hanus, D.; Büsch, W.; Willgallis, A.
Neues Jahrbuch für Mineralogie - Abhandlungen Band 148 Heft 3 (1984), p. 259 - 275
16 references
published: Apr 9, 1984
DOI: 10.1127/njma/148/1984/259
ArtNo. ESP154014803003, Price: 29.00 €
Kurzfassung
Der Amphibolitkörper oberhalb der Brünneleskurve an der Schauinslandstraße im Schwarzwald zeichnet sich durch eine schon im Meterbereich stark schwankende Zusammensetzung aus. Bei der Untersuchung einer makroskopisch nahezu einheitlich erscheinenden, feinkörnig-grauen Varietät des Amphibolits wurden nach den chemischen und mineralogischen Kennzeichen im wesentlichen zwei Typen des Gesteins erfaßt. Ein geringerer Teil des Materials führt Granat und weist bei Mittelwerten von 48,9 % SiO2 und 15,7 % Al2O3 Hauptelementgehalte auf, die normalen Amphiboliten vergleichbar sind. Die übrigen Proben enthalten Hercynit statt Granat und sind durch einen außerordentlich niedrigen SiO2-Anteil von durchschnittlich 34,9 % und einen relativ hohen Al2O3-Gehalt von 21,6 % gekennzeichnet. In beiden Amphibolittypen lassen Mineralbestand und Gefüge die Relikte ehemals eklogitischer Gesteinsvarietäten und deren retrograde Umwandlungsprodukte erkennen. Die posteklogitische Metamorphose umfaßt den Durchgang durch eine Pyroxen-Granulitfazies (Klein, 1982) vor dem Erreichen des amphibolitischen Stadiums und schließt mit der Grünschieferfazies als jüngster Paragenese ab. Als Erzminerale treten Ilmenit und Titanomagnetit auf, deren Bildung vom Ende des granulitischen bis in das amphibolitische Stadium hinein zu verfolgen ist. In ihrer Zusammensetzung zeigen Ilmenit und Titanomagnetit unterschiedlich ausgedehnte Mischkristallbildung. Aus dem Titanomagnetit haben sich mehrere Komponenten entmischt: Ilmenit, Ulvöspinell und eine Al-führende Spinellphase (Hercynit oder Pleonast). Nach der quantitativen Analyse (Mikrosonde) ergibt sich für Ilmenit ein mittlerer Fe2O3-Überschuß von 7,3 Mol-% und für den Titanomagnetit ein mittlerer Ulvöspinellanteil von 20,5 Mol-%. Die daraus ableitbare Bildungstemperatur beträgt ungefähr 685 °C. Bei Berücksichtigung der Analysenfehler und der experimentell bedingten Unsicherheit des Thermometers (Buddington & Lindsley, 1964) liegt der wahrscheinliche Bildungsbereich zwischen 650 und 720 °C. Entsprechend der Bildungstemperatur beträgt der Sauerstoffpartialdruck ungefähr 10-17 bar. Die hier angegebenen Temperaturen stimmen mit den Temperaturschätzungen für das granulitische Stadium der „eklogitogenen“ Schwarzwald-Amphibolite durch Klein (1982) gut überein. Es besteht auch Übereinstimmung mit den Minimum-Schmelztemperaturen der umgebenden anatektischen Gesteine, die von Büsch et al. (1974) durch hydrothermale Schmelzversuche ermittelt wurden.
Abstract
An amphibolite found above the “Brünneleskurve” of the Schauinsland racing road is described in detail mainly regarding the opaque minerals and the conditions of their formation. Macroscopically the rock appears almost homogeneous, but it can be demonstrated that it consists of two types of rocks. A minor portion of the rock contains garnet and, with mean values of 48.9 % SiO2 and 15.7 % Al2O3, exhibits main element contents comparable to normal amphibolites. The other rock type contains hercynite instead of garnet and is marked by a very low content of SiO2 with an average value of 34.9 % and a relatively high Al2O3 value of 21.6 %. In both types the mineral contents and textures present relics of former eclogitic rocks and their retrograde metamorphic alteration products. The post-eclogitic metamorphism includes the transition through a pyroxene granulite facies (Klein, 1982) before entering the amphibolite facies and finally the greenschist facies as the latest stage. Within this sequence the accessory opaque minerals ilmenite and titanomagnetite were formed in a period from the end of the granulitic stage and reaching into the amphibolitic stage. They were deposited as mixed crystals with different solution ranges. Several components were exsolved from titanomagnetite: ilmenite, ulvöspinel and an Al-carrying spinel phase (hercynite or pleonaste). Electron microprobe analyses of the ore minerals show an average Fe2O3 excess of 7.3 mole-% for ilmenite and a mean amount of 20.5 mole-% ulvöspinel component in titanomagnetite. The temperature of formation derived from these compositions is approximately 685 °C. Taking into account the margins of error in the mineral analysis and the experimental deviations of the thermometer (Buddington & Lindsley, 1964) the probable range lies between 650 and 720 °C. According to this temperature, the oxygen partial pressure amounts to approximately 10-17 bar. The determined temperatures well agree with estimations pertaining to the granulitic stage of “eclogitogenic” Black Forest amphibolites by Klein (1982) and with the minimum melting temperatures of the surrounding anatectic rocks as determined by using hydrothermal melting experiments by Büsch et al. (1974).
Keywords
Amphibolite • paragenesis • garnet • hercynite • texture • retograde metamorphism • eclogite facies • amphibolite facies • greenschist facies • chemical composition • trace-element analyses • ilmenite • titanomagnetite • exsolution • ulvöspinel • electron probe data • P-T conditions; Southwestern German Massifs • Black Forest • Schauinsland • Baden-Württemberg • Germany