zur Projektübersicht
Petrologie der Weißschiefer von Mautia Hill, Tansania:
Fluidinfiltration unter hochgradigen Metamorphosebedingungen?
|
Projektleiter:
|
V. Schenk
|
|
Mitarbeiter:
|
N. Jöns
|
|
Förderung:
|
DFG (Sche 265/6-1)
|
|
Publikationen:
|
N. Jöns & V. Schenk (2004): Petrology of whiteschists and
associated rocks at Mautia Hill (Tanzania): Fluid infiltration during
high-grade metamorphism? Journal of Petrology 45,
1959-1981.
| Abstract | doi:
10.1093/petrology/egh044 |
Conference
abstracts (pdf files):
DMG 2002;
DMG 2003;
CAG 2004
|
|
Der Abbau von Magnesiohornblende, Disthen und Manganerzmineralen unter
Bildung von Yoderit, Mn-Andalusit (Vir) und Piemontit
|
Die Talk-Disthen-Schiefer (Weißschiefer) von Mautia Hill
(Mozambique Belt, Zentraltansania) sind für ihre Vielfalt an
ungewöhnlichen Mineralen bekannt, z.B. gelber Sapphirin, Yoderit,
Högbomit, Kornerupin, Piemontit und manganhaltiger Andalusit
("Viridin"). Diese hoch oxidierten Mineralphasen konnten nicht nur in
Weißschiefern, sondern auch in Amphibol-Chlorit-Schiefern
gefunden werden, welche mit Metabasiten, Metapeliten, Marmoren,
Quarziten und migmatitischen Gneisen granitischer Zusammensetzung
assoziiert sind. Die enge Vergesellschaftung und die gemeinsame
Deformationsgeschichte lassen den Schluß zu, daß alle
lithologischen Einheiten am Mautia Hill die gleiche
Metamorphosegeschichte erlebten. Konventionelle Geothermobarometrie in
Kombination mit ungewöhnlichen Mineralgleichgewichten und
Reaktionstexturen wurde verwendet, um den P-T-Pfad und die metamorphen
P-T-aH2O/fO2-Bedingungen, die zur Bildung des
oxidierten Mineralbestandes führten, zu
entschlüsseln.
|
Yoderit und Piemontit in einem quarzhaltigen Talk-Disthen-Schiefer
(Weißschiefer)
|
Der Druck während der höchsten Metamorphose wurde mit den
Mineralgleichgewichten Granat-Disthen-Quarz-Plagioklas (GASP;
Metapelite) und Granat-Plagioklas-Klinopyroxen-Quarz (GADS;
Metabasite) auf 10 bis 11 kbar berechnet. Dieses Ergebnis wird durch
die Hoch-fO2-Mineralassoziation aus Hollandit, Disthen,
Quarz und Mn-Andalusit mit bis zu 19,5 Gew.%
Mn2SiO5-Komponente bestätigt. Die
Maximaltemperatur ist durch das Auftreten von Yoderit + Quarz auf
<720°C beschränkt. Allerdings sind die Ergebnisse
konventioneller Fe-Mg-Austauschthermometer (Grt-Bt, Grt-Cpx, Grt-Hbl)
deutlich höher (730-800°C).
|
Spinell mit Entmischungen von Hämatit und Högbomit
|
Prograde Distheneinschlüsse in metapelitischem Granat und
spät-metamorph gebildete Cordierit-Reaktionssäume zwischen
Yoderit und Talk bestätigen frühere Vermutungen eines im
Uhrzeigersinn verlaufenden P-T-Pfades, welche nur auf
Yoderit-Reaktionssäumen zwischen Talk und Disthen beruhten.
Die weite Verbreitung von prograden Erzparagenesen mit Pseudobrookit,
Hämatit und Rutil zeigt, daß die Gesteine bereits prograd
oxidiert waren, d. h. die Bildung von Yoderit + Quarz bei Drücken
von 10-11 kbar muß auf Erhöhung der Wasseraktivit.t
zur%uuml;ckgeführt werden. Fluidinfiltration in die Mautia
Hill-Einheit ist ein Szenario, welches zu dem petrologischen Befund
passt. Die hoch oxidierenden Bedingungen bewirken, daß Eisen und
Mangan überwiegend in dreiwertiger Form vorkommen und deshalb
fast ausschließlich in Oxiden vorkommen. Koexistierende
Fe-Mg-Silikate sind nahezu reine Mg-Endglieder, welche Eisen fast nur
in dreiwertiger Form auf der Al-Position enthalten. Die Bildung von
Talk + Disthen + Quarz statt Yoderit + Quarz nahe der höchsten
Metamorphose (circa 700°C und 10-11 kbar) zeigt, daß die
Fluidinfiltration erst während der Peak-Metamorphose oder im
frühen Stadium der isothermalen Heraushebung erfolgte, also in
einer Tiefe von 30 bis 35 km.
|
Diese Verwachsungen von Hämatit und Rutil können als
Abbauprodukte von Pseudobrookit gedeutet werden, welcher auch
reliktisch auftritt.
|
Die Phasenbeziehungen und die Reaktionsgeschichte der
Weißschiefer und Amphibol-Chlorit-Schiefer können in den
chemischen Systemen
MgO-Al2O3-SiO2-H2O-Fe2O3
(MASH-Fe2O3) und
CaO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O-CO2-Fe2O3
(CMASH-CO2-Fe2O3) beschrieben
werden. Die Bildung verschiedener höchstmetamorpher Paragenesen
in den MASH-Fe2O3-Weißschiefern
(Tlc-Ky-Qtz, Tlc-Ky, Spr-Chl-En) ist das Ergebnis unterschiedlicher
Modalverhältnisse von Chlorit zu Quarz in den niedriggradigen
Ausgangsgesteinen. Manganarmer "grüner" Yoderit, der
Reaktionssäume um Disthen bildet, ist seinerseits durch Cordierit
vom Talk der Matrix getrennt (Tlc+Qtz+Yod=Crd+Hem+V). Eine Hydratation
ist durch die Reaktion En+Spr+V=Chl+Krn (B-frei!) in
SiO2-armen Chlorit-Enstatit-Schiefern belegt.
|
In quarzfreien Schiefern werden Talk und Disthen durch einen doppelten
Saum aus Yoderit und Cordierit getrennt.
|
In den meisten
CMASH-CO2-Fe2O3-Gesteinen
enthält die höchstmetamorphe Paragenese Magnesiohornblende +
Disthen. In einem späteren Stadium der Metamorphose wurde diese
Paragenese instabil, und es bildeten sich Yoderit, Piemontit, Talk und
Mn-Andalusit (Hbl+Ky+Mn-Ox+V=Yod+Tlc+Piem und Ky+Qtz+Mn-Ox=Mn-And) in
einer bisher noch nicht beschriebenen yoderitbildenden
Reaktion. Magnesiohornblende + Disthen scheint eine
Hochdruckparagenese vergleichbar mit der Weißschieferparagenese
Talk + Disthen zu sein. Mit variierendem Pauschalchemismus treten
aber auch andere Hornblendeabbaureaktionen auf
(Hbl+V=Dol+Chl+En+SiO2 und Hbl+Spl+V=Chl+Spr+En+Dol). Der
Spinell in einem der
CMASH-CO2-Fe2O3-Schiefer enthält
eine geringe Magnesioferrit-Komponente (3%), ist schwach
doppelbrechend und hat, wie auch der koexistierende Sapphirin, eine
gelbe Farbe. Er enthält Lamellen von Hämatit und
Högbomit.
Die Bildung der Weißschiefer am Mautia Hill ist also auf
Krustenverdickung im Mozambique Belt während panafrikanischer
Kontinentkollision zurückzuführen. Während der
höchsten Metamorphose und im frühen Stadium der nahezu
isothermalen Heraushebung bewirkte das Einströmen großer
Wassermengen eine Erhöhung der Wasseraktivität. Dies
führte zur Stabilisierung von Yoderit und anderen stark
oxidierten Silikaten (in Koexistenz mit Hämatit, Fe-Mn-Oxiden und
H2O) auf Kosten von Talk + Disthen und Hornblende +
Disthen.
|
Diese auffälligen Säume aus Yoderit und Quarz entstehen
durch den Abbau von Talk, Disthen und Hämatit.
|
|
Yoderit und Mn-Andalusit in einem Talk-Disthen-Schiefer.
|
zur Projektübersicht
