Hochdruck-Amphibolite und Granulite panafrikanischen Alters in Zentral-Malawi

P-T-Pfad, abgeleitet aus Reaktionstexturen und Geothermobarometrie von Metabasiten sowie Reaktionstexturen metapelitischer Gesteine.

In Zentral-Malawi nahe Lilongwe findet man metamorphe Gesteine, deren Metamorphosegrad von Amphibolitfazies zur Granulitfazies nach SE hin ansteigt. Druck-Temperatur-Bedingungen und PT-Pfad der Metamorphose wurden aus Mineralparagenesen und Reaktionstexturen von Metabasiten und Metapeliten abgeleitet, die in Lagen und Linsen in den Grundgebirgsgneisen auftreten.

Außer im höchstgradig metamorphen Gebiet enthalten die Amphibolite meist Flecken oder Adern, in denen Klinopyroxen und Granat auf Kosten von Hornblende neu gewachsen sind. Eine solche Mineralreaktion kann unter Hochdruck-amphibolitfaziellen wie unter granulitfaziellen Bedingungen ablaufen (Pattison 2003). In manchen Metabasiten sind reliktische magmatische Texturen mit primären Plagioklasen und Klinopyroxenen erhalten geblieben, die auf ein gabbroides Ausgangsgestein hinweisen. Die ursprünglich magmatisch gebildeten Minerale sind teilweise metamorph rekristallisiert und es haben sich Hornblende, Granat und Klinopyroxen neu gebildet. Weiter im Südosten tritt auch Orthopyroxen auf, der granulitfazielle Bedingungen anzeigt. Hier findet man in Amphiboliten Plagioklas-reiche Adern, die große Klinopyroxene und Granate enthalten. Die Bildung dieser Adern kann durch partielle Aufschmelzung gefördert durch Entwässerung der Hornblende unter Hochdruck-granulitfaziellen Bedingungen erklärt werden. Die Bildung von Koronen aus Orthopyroxen und Plagioklas um Granat und Klinopyroxen deutet auf einen späteren Druckabfall hin. Thermobarometrie an den Hochdruck-metamorphen Mineralparagenesen ergab im gesamten Gebiet Drücke von 8-11 kbar, wogegen die Temperaturen von etwa 700 °C im NW bis 800 °C im SE ansteigen. Für die Bildung der Orthopyroxen-Plagioklas-Koronen im höhergradigen SE-Teil des Gebiets wurden noch Drücke von 7-8 kbar und Temperaturen von 700-750 °C abgeleitet.

Mineralparagenesen und Reaktionstexturen von Metapeliten im amphibolitfaziellen Gebiet bestätigen die aus den Metabasiten abgeleitete Metamorphosegeschichte. Graphit-reiche Phlogopitschiefer enthalten cm-große Pseudomorphosen von Sillimanit nach Disthen. Relikte von Disthen kommen auch in Leukosomen vor, die einen geringen Grad partieller Aufschmelzung belegen. Eine partielle Aufschmelzung im Stabilitätsfeld von Disthen kann durch Entwässerung von Muskovit unter Beteiligung von Plagioklas und Quarz erfolgen, wobei Disthen, Kalifeldspat und Biotit neu gebildet werden. Diese Reaktion läuft bei Drücken oberhalb von 8 kbar und Temperaturen von mindestens 720 °C ab. Die Umwandlung von Disthen in Sillimanit nach dem Peak der Metamorphose kann durch Druckabfall erklärt werden. Ein darauf folgender Temperaturabfall wird durch erneute Bildung von Muskovit als Säume um Sillimanit postuliert. Insgesamt ergibt sich ein Druck-Temperatur-Pfad im Uhrzeigersinn.
Chemische U-Th-Pb-Datierung von Monazit aus zwei Metapelit-Proben des gleichen Aufschlusses ergab ein metamorphes Kristallisationsalter von 594 +38 Ma. Dieses Metamorphosealter ist etwa gleich den Pb-Pb-Altern (578-603 Ma), die Kröner et al. (2001) für magmatische Zirkone aus metamorph überprägten granitoiden Gesteinen des gleichen Gebiets erhalten haben. Dies deutet darauf hin, dass Magmen-Intrusionen und Metamorphose nahezu gleichzeitig zu pan-afrikanischer (jungproterozoischer) Zeit erfolgten.

Literatur:

Kröner, A., Willner, A.P., Hegner, E.,Jaeckel, P., Nemchin, A. (2001): Single zircon ages, PT evolution and Nd isotopic systematics of high-grade gneisses in southern Malawi and their bearing on the evolution of the Mozambique belt in southeastern Africa. Precambrian Research 109, 257-291.

Pattison, D.R.M. (2003): Petrogenetic significance of orthopyroxene-free garnet + clinopyroxene + plagioclase +quartz-bearing metabasites with respect to the amphibolite and granulite facies. Journal of metamorphic Geology 21, 21-34.

Raase, P., und Schenk, V. (2004): Pan-African high-pressure amphibolite-granulite facies transition in central Malawi. 20th Colloquium of African Geology, Orleans, Abstracts, 342.