Von Nariman TADJERPISHEH, Göttingen
Etwa 4 km nördlich von Dransfeld, an der Straße im Auschnippetal nach Barterode, befindet sich am Westhang des Ossenberges (438 m) ein etwa ein Meter mächtiger Basalt-lagergang (vgl. Abb. 1). Der Wellenkalk (mu 2), in den er längs einer Schichtfuge einge-drungen ist, zeigt außer geringem Einfallen nach E (5-7°), einen Faltenwurf mit E-W verlaufender Achse (MURAWSKI 1956), der die Intrusion begünstigte. Der Gang ist etwa 150 m lang aufgeschlossen (MURAWSKI 1956) und zieht sich in etwa 20 m Höhe über der Talsohle entlang des W- und SW-Hanges des Ossenbergs hin.
Das Vorkommen des Ganges ist schon lange bekannt (HAUSMANN 1841)1 und im geol. Meßtischblatt von Dransfeld (v. KOENEN 1900) eingetragen. Einige andere kleine Gangvorkommen in der Nähe werden in den Erläuterungen zur Karte und bei HAUS-MANN (1841) noch erwähnt. Der Basalt des nahen Ossenberges (auch Ochsenberg ge-nannt), der den Gipfel des Berges bildet, hängt sehr wahrscheinlich genetisch mit diesem Gang zusammen. Schon MURAWSKI (1956) hat aufmerksam gemacht, daß der Gang-basalt „in einem Maße blasenführend ist, wie es sonst nur bei sehr oberflächennahen Vor-kommen der Fall ist" und KORITNIG (1972) hat auf die interessante Tatsache hingewiesen, daß um solche mit Calcit gefüllte Blasen immer eine Aureole von rund zehnmal so großen Plagioklasen vorhanden ist, wie sie die Grundmasseplagioklase bilden. Die Entstehung dieser großen Plagioklase war das Hauptproblem dieser Untersuchung.
Abb. 1. Ein Meter mächtiger Basaltlagergang im Wellenkalk (mu 2) am Südwesthang der Hünenburg, Auschnippetal.
') Dort eine hübsche Abbildung aus dem Jahre 1839.
Anschrift des Verfassers: Dipl.Min. Nariman TADJERPISHEH, Mineralogisch-Petrologisches Inst, d. Universität, Goldschmidt-Str. 1, D-3400 Göttingen.
178 N. TADJERPISHEH: Der Basaltgang der Hünenburg im Auschnippetal NW Göttingens Der Basalt des Hünenburgganges
Makroskopisch ist er dicht und z.T. reichlich von mit Calcit gefüllten Blasen durch-setzt, wobei die Blasen ohne sichtliche Beziehung zum Hangenden oder Liegenden des Ganges im Gestein verteilt sind. Sein Gefüge ist intersertal-porphyrisch, bis 3 mm messende Olivin-Einsprenglinge sind in ihm zu erkennen. Nach ihren opt. Eigenschaften haben sie einen Fayalit-Gehalt von 16 Mol.-%. Diese Einsprenglingsolivine sind aber größtenteils in ein Montmorinmineral umgewandelt, wogegen die Grundmasseolivine mit gleicher ehem.
Zusammensetzung unzersetzt sind. Bei den Pyroxenen, die bis 0,6 mm lang sind, handelt es sich um diopsidisch-augitische Klinopyroxene. Mit dem schwach ausgeprägten Sanduhrbau können sie auch als „Ti"-Augite bezeichnet werden. Bei den Grundmasseplagioklasen, deren Länge zwischen 0,05-0,2 mm beträgt, handelt es sich nach den Drehtischbestimmungen um Andesine mit 38-39 % An. Sie sind schwach zonar gebaut und meist verzwillingt.
Um die mit Calcit gefüllten Blasen, deren Größe zwischen 1 bis 25 mm beträgt, befinden sich aureolenartig wesentlich größere Plagioklase - vgl. Abb. 2 - die rund zehnmal so lang wie die Grundmasseplagioklase sind. Auch um kleine, lappige Calciteinschlüsse, die oft zeilenartig im Basalt angeordnet sind, sind immer solche großen Plagioklase zu beobachten.
Ihr An-Gehalt beträgt nach Drehtischmessungen im Durchschnitt 43,5 Mol.- % An. Sie sind also deutlich An-reicher als die Grundmasseplagioklase. Nach den ehem. Bauschanalysen kann der Calcitgehalt der Einschlüsse im Gestein bis zu 12 Gew.-% betragen.
Als akzessorische Minerale kommen Apatit, etwas Biotit, Magnetit und Ilmenit vor.
Dazu kommt noch ein geringer Glasanteil (3,0 Gew.-%). Als Fremdmaterial finden sich gelegentlich sehr kleine Quarzeinschlüsse, die noch als Gesteinsreste erkenntlich sind.
Wie oben schon erwähnt, sind die Einsprenglingsolivine großteils umgewandelt. Nach röntgenographischen Texturaufnahmen und Lichtbrechungsbestimmungen handelt es sich dabei um Saponit mit etwa 5 % F e203.
Abb. 2. Dünnschliff vom Basalt des Hünenburg-Gangs. Aus mehreren Körnern bestehende Calcit-Füllung einer Blase (rechts) und von Zwickeln (links). Damit in Verbindung stehende große Plagioklas-leisten. Links oben normale Korngröße der Plagioklase im Basalt. Gekreuzte Polarisatoren, Vergr. 38 x .
N. TADJERPISHEH: Der Basaltgang der Hünenburg im Auschnippetal NW Göttingens 179 Tab. 1. Chemische Analysen der Basalte von der Hünenburg (H. II, H. III)1) und vom Ossenberg (O. IV) nach Abzug des Cataf-Gehaltes.
') Bezeichnung des Arbeitsmaterials, unter der es im Min.-Petrol. Institut aufbewahrt wird.
2) Calcit (Gew.- %), aus dem Gesamt-C02-Gehalt der Analyse berechnet.
Der Basalt des Ossenberges
Der Basalt hat, wie der des Basaltgangs, intersertal-porphyrisches Gefüge. Im Gegen-satz zum Ganggestein sind dort die Einsprenglingsolivine (rund l/3 der Gesamtolivine) frisch und nicht in Saponit umgewandelt. Sie haben den gleichen Fayalit-Gehalt (16 Mol.- % Fa), wie die im Gang. Die Grundmasse besteht aus gleichem diopsidisch-augitischem Klino-pyroxen und Plagioklas, der jedoch nach den Drehtischbestimmungen merklich An-reicher ist als der des Ganges. Im Durchschnitt hat er 54 Mol.-% An und ist daher ein Labradorit.
Magnetit, Ilmenit und etwas Biotit treten als Akzessorien auf. Der Glasgehalt mit rund 8 Gew.- % ist fast dreimal so hoch wie im Ganggestein.
In den Tabellen 1 und 2 sind die quantitative chemische Zusammensetzung und die Modalbestände beider Gesteine zusammengestellt. Es handelt sich in beiden Fällen um Alkaholivinbasalte, wie sie auch sonst aus der Umgebung bekannt sind (vgl. WEDEPOHL d. HeftS. 156).
Der Gangbasalt gehört genetisch sicherlich zum Vorkommen des Ossenberges. Wäh-rend in der Zusammensetzung der manschen Minerale kein Unterschied besteht, ist der Unterschied in der Plagioklaszusammensetzung beträchtlich. Im Gang haben wir einen Plagioklas mit rund 39% An, während er im Ossenbergbasalt 5 4 % An beträgt. Dieser Unterschied kann vielleicht dahin interpretiert werden, daß die Gangfüllung einem wesent-lich späteren, etwas differenziertem Basaltnachschub zuzuschreiben ist als der des Ossen-berges.
180 N. TADJERPISHEH: Der Basaltgang der Hünenburg im Auschnippetal NW Göttingens Tab. 2. Optisch ausgezählter Modalbestand des Basalts von der Hünenburg (H. II) und des Ossenbergs (O. IV).
Die Bildung der großen Plagioklase
Der Basalt des Lagerganges ist von zahlreichen Blasen durchsetzt, die alle mit Calcit ausgefüllt sind. Der erste Eindruck ist, daß es sich bei den Calcitausfüllungen um Verwitte-rungsbildungen aus dem darüberliegenden Wellenkalk handelt. Dies ist wohl auch der Grund, warum diese Blasen nie näher untersucht worden sind.
Im Dünnschliff ergeben sich jedoch deutlich andere Zusammenhänge. Um die mit Calcit gefüllten Blasen und auch überall dort, wo kleine, meist lappige Calcitkörner, oft zeilenartig angeordnet, im Basalt vorkommen, sind daneben die Plagioklase i m m e r rund zehnmal so groß entwickelt wie die normalen Grundmasseplagioklase (vgl. Abb. 2). Außer-dem zeigen alle diese Plagioklase einen um etwa 4,5 Mol.- % höheren An-Gehalt als die der Grundmasse.
Diese Beziehung zwischen Calcit-Füllung der Blasen, den zeilenartig angeordneten Calciten und den Eigenschaften (Größe, Zusammensetzung) der darum immer herumbefind-lichen großen Plagioklase kann nicht rein zufalliger Natur sein. Sie lassen sich nur erklären, wenn Calcit und Basaltschmelze miteinander in Wechselwirkung treten konnten. Die Her-kunft des Calcits aus aufgenommenem Wellenkalk liegt dabei nahe.
Der Lagergang liegt etwa 190 m unterhalb des Gipfels des Ossenberges. Das heißt, der Überlagerungsdruck der Basaltschmelze hat im Gang mindestens 60 Bar betragen. Aus experimentellen Untersuchungen(KHITAROV& KADIK 1973. MYSEN 1976) geht hervor, daß bei so niedrigem Druck und üblicher trockener Basaltschmelze nur minimale C 02 -und daher auch Calcit-Mengen im Basalt aufgenommen werden können, die niemals für die gefundenen Calcitmengen, die bis rund 12 Gew.-% gehen, ausreichen. Die Experimente von PATERSON (1958) haben jedoch gezeigt, daß bei Anwesenheit von H20 und C 02
Calcit bei einem Druck von 50 Bar und einer Temperatur von 900-1000 C eine Art
„Schmelze" bildet. Dabei sei noch dahingestellt, wie diese „Schmelze" im einzelnen zu-sammengesetzt ist. Diese Druck-Temperatur-Verhältnisse sind aber direkt auf die Ver-hältnisse in unserem Basaltgang übertragbar. Die Bergfeuchte des tonigen Anteils des Wellenkalkes und der H20-Gehalt der Tonminerale selbst, wie vielleicht auch Grund-wasser, konnten bei Aufnahme im Basalt das nötige Wasser liefern (vgl. auch KORITNIG 1963). Unter diesen Bedingungen kann die Bildung einer „Calcit-H20-Schmelze" erwartet werden (PATERSON 1958), wodurch dann eine Calcit-Aufnahme aus dem Nebengestein
N. TADJERPISHEH: Der Basaltgang der Hünenburg im Auschnippetal NW Göttingens 181 (Wellenkalk) ermöglicht wird. Offensichtlich ist diese „Calcit-Schmelze" jedoch nicht, oder nur in sehr geringem Ausmaß mit der Basaltschmelze mischbar. Zwischen diesen „Calcit-Schmelz-Tröpfchen" und der Basaltschmelze konnte durch Diffusion darum herum Ca2 +
bei der Plagioklasbildung aufgenommen werden und es so zur Erhöhung des An-Gehaltes dieser Plagioklase kommen. Die zusätzlichen kleinen Al203-Mengen für diese Plagioklas-bildung könnten entweder direkt aus der basaltischen Restschmelze, oder von dem aufge-nommenen tonigen Anteil des Wellenkalkes herstammen. Im ersten Fall wäre eventuell eine Tonerdeverarmung der umgebenden Pyroxene gegenüber den Grundmassepyroxenen zu erwarten oder der vorhandenen Glas-Reste. Dies könnte mit Mikrosondenuntersuchungen nachgewiesen werden.
Damit gegenüber den Grundmasseplagioklasen so große Plagioklase wachsen können, muß die Basaltschmelze an diesen Stellen deutlich weniger viskos als die normale Schmelze gewesen sein. Dies ist durch den aufgenommenen Wassergehalt im Verein mit abgespaltenem und aufgenommenem C 02, die beide die Viskosität stark herabsetzen, gut erklärbar.
Mit zunehmender Abkühlung hat sich die „Calcitschmelze" dann in Blasen oder in Form kleiner unregelmäßiger Körner in den verbleibenden Zwickeln des Basalts wieder als Calcit ausgeschieden (vgl. Abb. 2).
In jüngster Zeit hat MITCHELL (1978) auf die Beteiligung unmischbarer Carbonat-fluids und die Bildung kleiner tropfenartiger Calcit-Gebilde (ocelli) in den Kimberliten von Elwin Bay, Canada, hingewiesen. Ihre Bildung muß aber erst bei relativ niederem Druck vonstatten gegangen sein, da sich damit im Zusammenhang auch primärer Serpentin ge-bildet hat. Diese Beobachtungen stützen die Vorstellungen über die Calcit-Aufnahme in unserem Basalt-Gang und geben vielleicht einen Hinweis, daß es auf ähnliche Art, wie bei MITCHELL (1978) zur Serpentin-Bildung, auch zur Bildung des Saponits bei der Olivin-Umsetzung gekommen sein könnte.
Herrn Prof. KORITNIG danke ich für die Anregung zu dieser Arbeit, sowie für wertvolle Diskussionen und Herrn Dipl.-Min. MIELK.E für die Unterstützung bei der Ausführung der chemischen Analysen. Weitere und ausführlichere Daten finden sich in TADJERPISHEH (1978).
Schriftenverzeichnis
HAUSMANN, J. F. (1841): Über eine lagerähnliche basaltische Ausfüllung am Ochsenberge unweit Dransfeld. - Studien des Göttingischen Ver. Bergm. Freunde, IV, 245-268.
KHITAROV, N. I. & KADIK, A. A. (1973): Water and Carbon Dioxide in Magmatic Melts and Peculiarities of the Melting Process. - Beitr. Miner. u. Petrogr., 4 1 , 205-215.
KOENEN, A. V. von (1900): Geologische Karte Nr. 4424, 1:25000, BI. Dransfeld mit Erläuterungen.
KORITNIG, S. (1963): Pseudodifferentiation eines basaltischen Magmas durch sekundäre Wasserauf-nahme. - Beitr. Mineral, u. Petrogr., 10, 50-59.
KORITNIG. S. (1972): Gyrolith. Okcnit und Tacharanit als metasomatische Reaktionsprodukte aus dem Basaltvorkommen der Bramburg bei Göttingen, Deutschland. Conti'. Miner. and Petrol., 35,293-301.
MITCHELL, R. H. (1978): Mineralogy of the Elwin Bay kimberlite, Somerset Island, N.W.T., Canada. -Amer. Mineral., 63, 47-57.
MURAWSKI, H. (1956): Die tertiären Basaltvorkommen der Umgebung von Göttingen. Wert und Ausmaß ihrer geologischen Aussage. N. Jb. Gcol.. Paläonl.. Mh. I 31.
MYSEN, B. O. (1976): The Role of Volaliles in Silicate Melts: Solubility ol Carbon Dioxide and Waler in Feldspar, Pyroxene, and Feldspathoid Melts to 30 Kb and 1625 C. - Amer. J. Sei.. 276, 969-996.
PATERSON, M. S. (1958): The Melting of Calcite in the Presence of Water and Carbon Dioxide. - A m e r . Mineral., 43, 603 606.
TADJERPISHEH, N. (1978): Petrographische Untersuchungen des Basallgangs der Hünenburg über dem Auschnippetal und des Basalts vom Ossenberg bei Barterode/nördlich Göttingens.
Unveröffentl. Diplomarbeit, Univ. Göttingen.
Der Aufschluß Sonderband 28 (Göttingen) 182-183 Heidelberg 1978