Basische Metavulkanite

Die basischen Metavulkanite sind meist feinkörnige seltener kleinkörnig Amphibolite von schwarzgrüne bis grüne Farbe. Sie bilden meist nur wenige dm-mächtig Lagen, die mit den sauren Gneisen der vulkanosedimentäre Serie konkordant wechsellagern.

Der Kontakt zum leukokraten Nebengestein ist meist scharf (Abb. 3.-4). Es existieren sowohl relativ homogene Amphibolite als auch feingebändert Varietäten Als Proto- lithe der feingebänderte Amphibolite werden Basalt-Tuffe oder -Tuffite angenommen.

Die Bänderun wird durch den Wechsel von Hornblende-betonten und Plagioklas- betonten Amphiboliten hervorgerufen. Einlagerungen von Bt-Plg-Gneisen oder Bt- Glimmerschiefern sind aus der normalen aquatischen Sedimentation entstanden. Der homogene Amphibolit-Typ ist kleinkörni (in bezug auf die Hauptgemengteile), weist ein relativ konstantes Verhältni Hornblende/Plagioklas auf und kann aus Flows (oder Sills) hervorgegangen sein.

Abb. 3.-4: Grenze zwischen Paragneis und Amphibolit. KJ 13. parallel pol. Licht, Läng d. unt. Bildkante ca. 3,2 mm.

Neben den Hauptgemengteilen Plagioklas und Hornblende findet man in den meisten Proben bei der mikroskopischen Analyse Biotit, Epidot und Titanit als Nebengemeng- teile. Die Hornblende der Amphibolite ist im linear polarisiertem Licht deutlich pleo- chroitisch (X=hellgelb, Y=grüngelb-grü Z=olivgrün-moosgrü und nicht von Alte- rationen betroffen. Die Kornumrisse sind langprismatisch und weitgehend idiomorph;

kleinere Einschlüss aus Erz, Apatit oder Plagioklas sind relativ selten. Plagioklas ist stark sericitisiert und nur selten verzwillingt, wobei an den wenigen verzwillingten Individuen neben dem Albit- und Periklingesetz auch die Kombination beider Gesetze beobachtet werden kann. Der Chemismus der Plagioklase aus den basischen Metavul- kaniten ist, verglichen mit Plagioklasen aus Orthogneisen, etwas anorthitreicher; mit Hilfe der Auslöscl~u~~gsscliief wurden meist Anorthitgehalte zwischen 32 und 35 mol-

% bestimmt. In der Probe KS 04 enthalten die stark zersetzten Plagioklase im Kern Calcit, der aus der Unlwandlung der An-reichen Kerne hervorging.

Die Amphibolite sind generell relativ erzreich, wobei das opake Erz als eigenständig Mineralphase auftreten oder mit Leukoxen umgeben sein kann. In der Probe KS 4 ergab die auflichtmikroskopische Analyse, da die Erzkomponente aus Hämati und Ilmenit besteht. Der Hämati tritt in feinen Schüppche zwischen den Spaltfläche der Chlorite auf. Die Ilmenite sind mit feinstkörnige Umwandlungssäume aus Rutil und Anatas umgeben (=Leukoxen).

Eine von der Zusammensetzung der übrige Amphibolite abweichende Mineralparage- nese weist Probe KS 40 auf. Diese Probe ist ein mittelkörnige Klinozoisit-Hornblende- Schiefer aus Arntzenrustene. der auße den namengebenden. idiomorphen Haupt- gemengteilen noch Chlorit, von Leukoxen umsäumt Erzpartikel, Quarz und Granat enthält Mittelkörnig Hornblenden zeigen einen kräftige Pleoclxoismus von X = fast farblos übe Y = gelbgrü nach Z = hellbraunoliv. Eine Deformationsbahn in einer monomineralischen Hornblendelage. die durch eine Zerlegung der Hornblenden in feinkörnig Spaltkörpe gekennzeichnet ist. enthäl farblose Kristalle mit der typischen 124O-Spaltbarkeit der Hbl-Gruppe. Die Entfarbung greift fleckenartig auf die mittel- körnige Hornblenden über An einem polierten Dünnschlif konnten mit REM-EDX neben dem Granat auch die Hornblenden analysiert werden. Zwei Einzelanalysen (OH- frei und auf 100% normiert) sind in Tab. 3.-1 wiedergegeben. Meßpunk 8 liegt in einer grüne Hornblende. Punkt 9 wurde in einem farblosen Kristall gemessen.

Tab. 3.- I: REM-EDX-Analysen an Amphibolen der Probe KS 40. 8: farbige Hbl; 9: farbloser Amphibol.

* alles Fe als FeO.

Nach der Klassifikation von LEAKE ( 1 978) entspricht der Chen~ismus von Pkt. 8 einer Magnesia-Hornblende. Pkt. 9 zeigt die Zusammensetzung eines Aktinoliths. Der Uber- gang von einer Hbl (8) zu einem Act (9) kann durch den retrograden Ablauf der Tschermaks-Substitution erklär werden ( L E A K E 1978'):

Diese Reaktion findet innerhalb der niedriggradigen Metamorphose (Grünschieferfazies relativ druckunabhängi bei ca. 470° statt (WINKLER 1979).

Wesentliches Gefügemerkrna aller zuvor beschriebenen Amphibolite ist die Einrege- lung der Hornblenden/Aktinolithe in die Foliationsebene. Neben dem nematoblasti- sehen Gefugeanteil ist in Proben mit Biotit auch ein lepidoblastisches Teilgefüg entwickelt. Die unregelmäß begrenzten, körnige Plagioklase lassen aufgrund ihrer starken Sericitisierung keine internen Deformationserscheinungen erkennen.

Granatamphibolite treten bei Arntzenrustene, am Trapezberg und am Steenstruphorten in Wechsellagerung mit Metarhyolithen auf, die z. T. beginnende Migmatisierung zeigen. Im Handstüc erscheinen die Granatamphibolite regellos. Großkörnig bis zu 1 cm groß Granate liegen in einer mittelkörnige Matrix aus überwiegen grüne Mine- ralen (Hornblende und Biotit).

Die petrographische Untersuchung von vier Proben dieses Gesteins (KB 13, 36, KF 60 und 60a) und eine Röntgenbeugungsanalys der Probe KF 60 ergaben, da Mg-Alman- din, Magnesio-Hornblende und eisenbetonter Klinochlor die Hauptgemengteile dieser Gesteine bilden. Als Nebengemengteile treten Quarz und idiomorpher Apatit sowie in KF 60 und 60a Muskovit auf. Ungewöhnlic häufi sind die Schwerminerale Apatit und Zirkon enthalten, wohingegen kaum Plagioklas enthalten ist. Feinkörnig opake Erze sind sowohl in der Grundmasse als auch in Form orientierter Einschlusse in Granaten enthalten. Die Einschlüss sind auf parallelen oder schwach gegeneinander geneigten Bahnen angeordnet und zeichnen eine älter Feinschichtung nach. Die Orien- tierung des Granat-Interngefüge ist von Granat zu Granat durch Kornrotation gegeneinander verstellt, so da die Granatblastese i. W. präkinematisc erfolgt sein muß Der äuße Saum der Granate ist klar und nahezu einschluflfrei. Der Quarz in der Matrix ist kleinkörni und weist isometrische Pflastergefüg auf. Die mittlere Zusam- mensetzung der Granate (Kap. 4.2.2) ist Alm63 Prp09 Grsig Adro5. TROGER (1969) gibt eine ähnlich Zusammensetzung fü Granate aus gabbroidem oder mergeligem Edukt an. Der hohe Fe-, Zn- und Cu-Gehalt des Gesteins läà mafische Sills oder basi- sche Metavulkanite als wahrscheinliches Edukt erscheinen. HierfŸ spräch auch der sehr hohe Gehalt an Frühkristallisate (Zirkon und Apatit). Das weitgehende Fehlen von felsischen Mineralen und die Vergesellschaftung der Granatamphibolite mit metatektischen sauren Metavulkaniten deuten darauf hin, da diese Gesteine eine resti- tische Zusammensetzung aufweisen, in denen mafische Bestandteile und Schwermine- rale angereichert wurden.

3.1.2 Augengneise

Augengneise sind der in Milorgfjella am weitesten verbreitete Gesteinstyp. Von den

"echten" Augengneisen, die als rötlich bis grünlichgrau Gesteine mit grobkörnige Kalifeldspäte anzusprechen sind, kann man mylonitische Augengneise unterscheiden, deren meist polykristalline "Augen" Porphyroklasten in einer mylonitischen Matrix

sind. Diese "Augengneise" sind typische Störungszonengestein (Kap. 5.2) und könne aus allen Arten leukokrater Gneise hervorgegangen sein.

Die Augengneise im Sinne von Orthogneisen sind relativ glimmerarme, mittel- bis grobkörnig Gneise mit granitischem bis granodioritischem Modalbestand, die große rosafarbene Kalifeldspat-Porphyroklasten enthalten. Sie lassen sich vereinfachend i m Geländ in zwei Typen unterscheiden:

Ein hellerer Augengneis mit rötliche bis hellgrauer Matrix von granitischer Zuammensetzung und ein dunklerer Augengneis mit graugrünliche Matrix und makro- skopisch erkennbarer Hornblende- und Titanit-Führung

Kalifeldspate gehöre in allen untersuchten Proben zu den Hauptgemengteilen.

Nebeneinander treten Mikroklin und Mikroperthit auf, deren Korngröà maximal 3 cm erreichen kann. Albitische Entn~ischungsspindeln sind in den Perthiten zumeist gleich- mäß (aber orientiert) übe einen Kristall verteilt. In Perthiten stärke tektonisch über prägte Augengneise sind Entmischungsstrukturen entwickelt, die sich vom Kornrand zum Zentrum fiederartig ausbreiten.

Die Kalifeldspate zeigen häufi Anzeichen duktiler Deformation in Form von kink bands, die Mikroklingitterung versetzen. Diese Zonen erhöhte Strains sind in den Perthiten durch stufenartig versetzte Entmischungsspindeln gekennzeichnet.

Abb. 3.-5: Verdrängun von Kalifeldspat durch Myrmekit. Zu beachten ist der helle Albitsaum am Rand des Myrmekits. X Nicols, Läng d. unt Bildkante 1,3 mm.

Auffallig ist die Verdrängun der Kalifeldspät durch Myrmekit (Abb. 3.-5). Zwischen dem Myrmekit und dem Kalifeldspat ist oft ein ungetrübte Albitrand ausgebildet.

PRYER (1993) stellte an mylonitischen Gesteinen der Grenville Front einen Zusammen- hang zwischen dem Auftreten von Myrmekiten und dem Metamorphosegrad währen

der Mylonitisierung fest; Myrmekite wurden in Gesteinen der beginnenden höhere Grünschieferfazie zunehmend bis in die mittlere Amphibolitfazies beobachtet.

PHILLIPS (1980) diskutierte die verschiedenen Modelle fü die Bildung von Myrmekiten und schläg als plausibles Modell fü deformierte Metamorphite das Becke-Modell vor.

Darin wird die Quarz-Plagioklas-Verwachsung als Resultat der Reaktion von Na- und Ca-"Lösungen mit Kalifeldspat gedeutet: diskutiertes Modell bezieht die Bildung von Muskovit bei retrograden Bedingungen in das Becke-Modell ein. Aus der Kombination des metasomatischen Becke-Modells und des Schwantke-Entmischungsmodells läà sich eine gleichzeitige retrograde Bildung von Muskovit erklären Das in den eigenen Proben häufi zu beobachtende Nebenein- ander von ungetrübte und getrübte Plagioklasen im Myrmekit kann daher auf Myrmekitbildung, beginnend beim amphibolitfaziellen Metamorphosemaximum, bis in den retrograden grünschieferfazielle Bereich interpretiert werden.

Unter den Plagioklasen der Matrix dominieren stark getrübt Individuen, die keine Internstrukturen erkennen lassen. Wenige, relativ frische Kristalle mit Albit- Verzwillingungen weisen Auslöschungsschiefe von 16-18' auf, die mit An-Gehalten von 30-34 mol-% korrelieren. Die gerade durchhaltende Verzwillingung ist offensicht- lich primä magmatischen Ursprungs, da sie auch in Kombination mit anderen Zwil- lingsgesetzen (Karlsbad+Albit- sowie Albit+Periklin-Gesetz) auftritt. Davon zu unter- scheiden sind spitz zulaufende Deformations- bzw. Gleitlamellen, die zudem oft schwach verbogen sind. Wie in den Kalifeldspäte sind in den Plagioklasen duktile kink bands zu erkennen, die Zwillingslamellen sigmoidal versetzen könne (Abb. 3 .-6).

An Plagioklas/Plagioklas-Korngrenzen in Zonen erhöhte Strains sind feinstkörnig Plg-Rekristallisate vorhanden.

Sekundär Mineralphasen sind besonders aus dem Zerfall der Plagioklase hervorgegan- gen. Hierzu gehöre feinkörnig Epidote, Klinozoisite und Hellglimmer, die sowohl mit Plagioklas verwachsen als auch in Form eigenständige Mineralphasen auftreten.

Der häufi enthaltene Titanit ist aus der Hornblende entmischt worden.

Das S-Flächen-Gefü der Augengneise wird vor allem durch stark in der XY-Ebene des Deformationsellipsoids geplättet Quarze und die Einregelung der Biotite hervorge- rufen. Die ausgewalzten Quarze besitzten suturierte Korngrenzen zu den Nachbar- körnern und besonders intensiv interndeformierte Körne werden von Nachbarkörner durch Korngrenzenrnigration "aufgezehrt" (LISTER & SNOKE 1984). Sie sind an zapfen- artigen und warzenförmige Buchten der Korngrenzen zu erkennen.

In den protomylonitischen Augengneisen sind um die gro§e Kalifeldspatklasten Bahnen mit rekristallisiertem feinstkörnige Quarz und Neubildungen wie Epidot, Klinozoisit und Albit entwickelt. In den Proben KS 12 und KS 23 bilden diskrete Lagen aus neugebildetem Muskovit, verwachsen mit Quarz, die protomylonitischen S- Flächen

Abb. 3.-6: Duktil deformierter Plagioklas mit kink band, mylonitischer Augengneis KJ 17, Brand- storpnabben X Nicols. Läng der unt. Bildkante 3.2 m m .

Der Biotit in diesen Protomyloniten ist immer grü und enthäl meistens gitterartige Rutil-Entmischungen (Sagenit-Gitter). Da die Entmischung und die damit zusammen- hängend Farbänderun der Biotite immer mit niedrigtemperierten Deformations- erscheinungcn auftritt. Mylonite und Gneise aus den südwestliche Nunataks und Gesteinsproben aus einiger Entfernung zu deckenartigen ~berschiebungsbahnen im Nordteil Milorgfjellas jedoch meist braune Biotite enthalten. gehöre die grüne Biotite wahrscheinlich zu einer späte gesproßte Generation. Zwei Biotitgenerationen werden auch aus der H.U. Sverdrupfjella beschrieben (ALLEN 1991) und die jüngere grün Biotitgeneration mit der Ross-Orogenese in Verbindung gebracht.

In quarzreichen Gesteinspartien führt die Rekristallisation des Quarzes zur Bildung von Domäne polygonaler. gleichkörnige Kristalle mit typischen triple junction-Korn- grenzen. Reliktisch sind core und mcmtle-Strukturen ( W I I I T E 1976) mit zerlappten, undulö auslöschende Altkörner im Zentrum erhalten. Die Quarz-Rekristallisate lösche innerhalb einer Domän gleichzeitig aus. und der Test bei gekreuzten Nicols und eingeschobenem Gipsplättche (Rot I) zeigt eine gleichmäßi Färbung die einen hohen Regelungsgrad dieser Bereiche belegt.

Die Feldspät in diesen Protomyloniten haben auf die gleiche mechanische Beanspru- chung spröd reagiert. Antithetische Abschiebungen sind sehr häufi (Abb. 3.-7). Diese ''Feldspat-Dominos" werden nach PRYER (1993) vor allem in Myloniten der mittleren Grünschieferfazie gebildet. In den Zwischenräume der Bruchstück von Feldspatkla- sten sind feine Quarze oder Hellglimmer neu kristallisiert.

Abb. 3.-7: Antithetische Abschiebungen in einem Kalifeldspat-Klasten, protomylonitischer Augengneis KS 23, Brandstorpnabben. Anschliff, Rasterabständ I mm.

Die Gefügeentwicklun in den Augengneisen ist zweiaktig abgelaufen. Die ältere höhe temperierte Deformation erzeugte duktile Deformationserscheinungen in den Feldspäten verbunden mit Plg-Entmischung, kink bands, Rekristallisation von Feld- späte und in geringem Ausmai3 auch undulöse Auslösche von Feldspäten Proto- mylonitische Augengneise sind in einem jüngeren tiefer temperierten Deformationsakt, wahrscheinlich in der mittleren Grünschieferfazies erneut überprä worden. Die Feld- spät reagierten spröd durch Brüch und Abschiebungen, währen Quarz und Glimmer duktil durch Rekristallisation reagierten. Die protomylonitische ÜberPrägu war auf Zonen erhöhte Strains in den Augengneisen beschränkt Das Nebengestein, d.

11. die Metaplutonite mit dem bei der vorangegangenen Deformation erworbenen Augengneisgefüge waren nur noch in geringem Umfang von diesen1 Deformationsakt betroffen, da in diesen zumeist glimmerarmen Gesteinen nur noch Quarz duktil reagieren konnte. Anstelle der dynamischen Rekristallisation in den Quarzen der Protomylonite tritt hier kristallinternes Gittergleiten, das zu einem HÖhenlBreiten Verhältni der Kristalle in der ZX-Ebene bis 1:5 geführ hat. Die retrograden Bedingungen führte außerde zur Neubildung von Muskovit, Epidot und Klinozoisit aus Plagioklas sowie zur Entmischung der Titankomponente aus den Biotiten.

3.1.3 Migmatite

Migmatische Gesteine sind im Arbeitsgebiet vor allem bei Vikenegga, Waglenabben und den südwestliche Nunataks von Milorgfjella verbreitet. Proben dieser Gesteine wurden bei Krogh-Johanssenberga (KS 55 und KF 5 1 b) sowie am Trapezberg' (KF 59) entnommen. Die Proben unterscheiden sich untereinander darin, da KS 55 ein Metatexit mit einem ausgeprägte stromatischen Gefüg ist, wohingegen KF 5 1b ein initialer Metatexit mit kleinen, nur wenige cm durchhaltenden Neosom-Linsen ist; KF 59 hingegen besitzt ein nebulitisches Gefüge Die Modalzusammensetzung der Probe KS 55 ist in Tab. A.-2 wiedergegeben. Aufgrund der geochemischen und zirkontypolo- gischen Untersuchungen konnten die Feldbefunde, da die Proben aus Paragneisen hervorgegangen sind, bestätig werden.

Der nebulitische Migmatit KF 59 ist kleinkörni und weist ein equigranulares Pflaster- gefüg aus Quarz, Feldspat und Plagioklas auf. Der Feldspat hat feinste Spindeln einer weiteren Feldspatphase entmischt. Aufgrund der geringen Gröà der Spindeln und fehlender Spaltrisse ist nicht eindeutig feststellbar, ob hier Perthit oder Antiperthit vorliegt. Weitere Minerale sind nur als Akzessorien enthalten: Biotit, Epidot, Opake, Zirkon. Eine post-anatektische ÜberPrägu ist nicht festzustellen. Im Dünnschlif deuten nur die panxenomorphen Kristallumrisse auf eine anatektische Entstehung hin, im Handstüc hat das Gestein einen granitähnliche Habitus.

Die Metatexite KS 55 und KF 51b sind klein- bis mittelkörnig Gesteine mit deutli- chem Wechsel heller und dunkler Gesteinspartien. Das dunkle Paläoso ist relativ straff foliiert und auf der Foliation ist eine deutliche Lineation entwickelt. Parallel zur Foliation sind helle Quarz-Feldspat-Bände oder -Linsen mit sehr schmalen melano- kraten Säume eingeschaltet. Die leukokraten Bände enthalten mittelkörnige Quarz und Plagioklas. Das Paläoso besteht überwiegen aus Biotit, daneben lassen sich etwas Plagioklas und einzelne Hornblende-Nädelche erkennen.

Innerhalb des Paläosom der Probe KS 55 kam es zu einer intensiven Metablastese kleinkörniger idiomorpher Kalifeldspät mit einer cremefarbenen Tönung Die phänotypisch Gesteinsansprache lautet Metablastit nach einen stromatischen Metatexit.

Das Leukosom der Probe KS 55 hat eine etwa granitische Modalzusammensetzung mit den Hauptgemengteilen Quarz, Kalifeldspat, Plagioklas und dem Nebengemengteil Muskovit. Die Quarzkörne sind isometrisch und etwa 0,l-0,3 mm groß die Korngren- Zen sind z. T. stark verzahnt, reliktisch könne 120°-Korngrenzenwinke eines stabilen Quarzgefüge erhalten sein. Plagioklas im Neosom ist relativ frisch und weist eine schwache bräunlich Trübun auf. Kalifeldspät werden bis zu 1 mm groà und sind immer unverzwillingt; randlich werden die Kristalle oft durch schmale myrmekitische Säum verdrängt Die Kalifeldspät sind durchsetzt mit feinstkörnigen spindelförmige Albitentmischungen (Mikroperthit). Im wesentlichen auf das Leukosom beschränk sind feinkörnig Muskovite. Sie zeigen schwaches undulöse Auslöschen Im Gegensatz zu den Biotiten im Paläoso sind sie ungeregelt.

Das Melanosom wird von einem schmalen, nahezu monomineralischem Saum aus Biotit und etwas opakem Erz gebildet. Die Paralleltextur der Biotite stimmt mit der Textur im Paläoso überein

Das Paläoso des im beginnenden Stadium der Metatexis befindlichen Gneises (KF 5 1 b) entspricht weitgend dem der glimmerarmen Paragneise (Kap. 3.1.1.1). Als quantitativ bedeutendstes Mineral des Paläosom tritt Biotit auf, der stark pleochroitisch ausgebildet (X=gelb, YzZ = dunkelbraun) und oft randlich chloritisiert ist. Epidot und auch akzessorischer Klinozoisit bilden Bestandteile des Paläosoms Idiomorphe, klein- körnig Kalifeldspatkristalle werden als Metablasten interpretiert. Meist saussuritisierter Plagioklas ist sowohl feinkörni im Melanosom verteilt als auch in Form kleinkörnige Kristalle in einigen foliationsparallelen Lagen konzentriert. Diese Plagioklase werden von keilförmige Biotitnestern umgeben; die Mittelachse der Nester ist foliationsparal- lel orientiert. Hierbei handelt es sich wahrscheinlich um ehemalige G-Klasten, deren asymmetrische, überwiegen aus Biotit bestehende Druckschattenhöf vollständi rekristallisiert sind. Die Plagioklaskristalle im Paläoso sind von einem klaren, niedriglichtbrechendem Saum aus Albit umgeben. Dieser Saum wird max. 0,01 mm breit, kann sich aber in Form feinster Äderche in den Kristall als Entmischung fortset- zen. Quarz ist im Paläoso nur akzessorisch als feinkörnige Rekristallisat in Zwickeln zwischen Plagioklasen enthalten.

Das Neosom ist reich an Quarz und saussuritisiertem Plagioklas. Als Nebengemengteil tritt auch Kalifeldspat (Mikroklin) auf. Die Quarze lösche undulö aus und sind durch Gleitlamellen gekennzeichnet. Dies deutet auf eine späte tieftemperierte Deformation des Metatexits hin.

Die Bildung dieses Gesteins spiegelt einen komplexen polyphasen Prozeà wider. Das ursprünglic sedimentär Ausgangsgestein wurde im Verlauf der kibarischen Oroge- nese plastisch deformiert (G-Klasten). Im Höhepunk der arnphibolitfaziellen Metamor- phose kam es zur partiellen Anatexis, die zur Bildung eines stromatischen metatekti- sehen Gefüge führte Parallel erfolgte im Paläoso eine Metablastese von Kalifeld- spat. Im Laufe einer spätere grünschieferfazielle tektonothermalen ÜberPrägu wurden die Quarze des Neosoms noch deformiert. Darüberhinau kam es zu einer intensiven Saussuritisierung und randlichen Albitisierung der Plagioklase und einer partiellen Chloritisierung der Biotite. Die vorliegende Mineralparagenese Klinozoisit- Chlorit-Quarz-Albit-Epidot ist bei Temperaturen zwischen 400 und 450° stabil (WINKLER 1979).