Im Rahmen dieser Arbeit
wurde eine Vielzahl verschiedener Lithotypen untersucht. Als erste Näherung
lassen sich diese Lithotypen in zwei große Gruppen untergliedern:
Auf der einen Seite die Gesteine, die in der Gjelsvikfjella und im Mühlig
Hofmann-Gebirge das Basement bilden: es sind dies die Grauen Gneise, die im
Untersuchungsgebiet die ältesten Gesteine darstellen. Aber auch die migmatischen
Gesteine fallen in diese Gruppe. Es handelt sich hierbei um Gesteine mit einer
prä-panafrikanischen Geschichte, die noch näherer Auflösung bedarf.
Die Gesteine dieser Gruppe sind schwerpunktmäßig im Rahmen der Zirkontypologie
untersucht worden.
Mit Hilfe der
zirkontypologischen Untersuchungen am REM und durch lichtmikroskopische Untersuchungen
an von Streupräparaten konnte die Frage geklärt werden, ob die Gesteine,
die das kristalline Basement im Arbeitsgebiet aufbauen, sedimentären oder
aber magmatischen Ursprungs sind. Aufgrund der hohen Häufigkeit idiomorpher
Trachten können alle untersuchten Proben als Magmatite angesprochen werden.
Die Trachtindizierungen nach PUPIN
(1980) haben gezeigt, dass die Gesteine bei hohen Temperaturen begonnen
haben, zu kristallisieren. Dafür spricht die bevorzugte Entwicklung des
(100)-Prismas. Allerdings scheint sich die Kristallisation über einen längeren
Zeitraum erstreckt zu haben, was sich in einer Varianz in der Ausbildung der
Prismenflächen zeigt.
Daneben zeigen die Trachtdiagramme eine weitere Auffälligkeit: auch eine
große Bandbreite bei der Entwicklung der Pyramiden ist erkennbar, die
auf Änderungen der Alkalinität über die Zeit hinweg schließen
lassen. Dies kann zum Beispiel durch eine Kontaminierung mit Krustenmaterial
erklärt werden. Während der Migmatisierung dieser alten Gesteine sind
offensichtlich auch krustale Bestandteile und somit Al-reiche Gesteine in diese
Prozesse mit einbezogen worden. Dies führt im mean point-Diagramm zur Gefahr
von Fehlinterpretationen, da die mean points so in Richtung des Feldes für
S-Typ-Granite nach SCHERMAIER
(1992) verschoben werden. Dennoch kann nach den Trachtuntersuchungen
ein magmatischer Ursprung für diese Gesteine konstatiert werden. Diese
Interpretation wird auch durch die Kristallhabiti dieser alten Gesteine verstärkt,
die alle eine Elongation zeigen, die nach POLDERVAART
(1955, 1956)
typisch für Zirkone magmatischen Ursprungs ist.
Die Frage, ob hierbei die Grauen Gneise unter Umständen vulkanischen Ursprungs
sind, muss verneint werden. So zeigen sich keine typischen Merkmale vulkanisch
kristallisierter Zirkone wie extrem hohe L/B-Verhältnisse durch das rasche
Abkühlen oder ein markanter Reichtum an Einschlüssen. Die Grauen Gneise
zeigen von allen Gneisen die niedrigsten L/B-Verhältnisse mit 2,71 und
3,37 (Tab.
7-2) und zeigen oft einen gut entwickelten Zonarbau, wie er für
Tiefengesteinszirkone typisch ist. Eine vulkanische Genese ist so sehr unwahrscheinlich.
Auch der Gygra-Granit, als Gang-Granit das einzigste plutonische Gestein bei
den zirkontypologischen Untersuchungen, zeigt mit vielen idiomorphen Individuen,
einer hohen Elongation und einem entwickelten Zonarbau die typischen Merkmale
einer unter magmatischen Bedingungen gewachsenen Zirkonpopulation. Das der Zonarbau
nur schwach entwickelt ist, wurde auf die rasche Kristallisation in einem pegmatitischen
Stadium zurückgeführt. Die Zirkone zeigen zudem keine metamorphen
Überwachsungen, fast alle Körner waren in ihrer Tracht indizierbar.
Für weitergehende Interpretationen dieser Gesteine würden sich unter anderem SHRIMP-Datierungen anbieten, um das Metamorphosealter weiter eingrenzen zu können. Hierbei sind natürlich vor allem Zirkonpopulationen interessant, die entsprechend starke metamorphe Überwachsungen an den Kristallen zeigen. Im Rahmen der untersuchten Proben würden sich hier vor allem die Proben 13.12.99/1, ein gering migmatischer Gneis, und 24.12.99/4, ein migmatischer Augengneis, eignen. Beide Gesteine stammen aus Risemedet in der Gjelsvikfjella. Entsprechend schwierig war auch die Typisierung unter dem REM: beim migmatischen Gneis 13.12.99/1 konnten von 124 Körnern 38 Körner wegen metamorpher Überprägung nicht indiziert werden. Beim migmatischen Augengneis wurde die Indizierung wegen eines zu hohen Anteils an hyp- bis xenomorphen Körnern abgebrochen.
An dieser Stelle soll ein kurzes Fazit zur Aussagekraft von zirkontypologischen Untersuchungen getroffen werden:
Das Modell von PUPIN (1980) hat sich inzwischen zur phänomenologischen Charakterisierung etabliert. Allerdings wird nach diesem Modell die Entwicklung einer Flächenform ausschließlich von einem Parameter abhängig gemacht. Hiernach beeinflussen die Alkalinität und die Temperatur der Schmelze über die Zeit hinweg die Ausbildung der Zirkone in der Schmelze. Diese Abhängigkeit von nur einem physikochemischen Parameter ist unter anderem von VAVRA (1990) kritisiert worden. Nach VAVRA nehmen neben den genannten Faktoren auch Diffusionsvorgänge in der Schmelze, Über- und Untersättigungszustände oder Konzentration von substituierenden Fremdelementen Einfluss bei der Zirkonkristallisation.
Außerdem wird bei der PUPIN-Klassifikation nur das finale Stadium der Kristallisation berücksichtigt, da sich das Modell nach PUPIN (1980) alleine auf die äußere Tracht der Kristalle konzentriert. Aus diesem beiden Kritikpunkten ergibt sich, dass die Darstellung der mean points und ihre Interpretation in Trachtentwicklungs-Diagrammen mit entsprechender Vorsicht vorgenommen werden muss. Zuverlässige Interpretationen zur Genese von zirkonkristallisierenden Schmelzen sind nur in Verbindung mit anderen Untersuchungsmethoden möglich. Dazu gehören in erster Linie eine Untersuchung der kristallinternen Phänomene. Daneben müssen Geochemie und Petrologie das Gesamtbild vervollständigen.
Werden diese Bedingungen berücksichtigt, sind weitreichende Interpretationsmöglichkeiten gegeben. Der große Vorteil liegt an der großen Resistenz des Zirkons gegenüber Verwitterungsprozessen und metamorpher Überprägung. Somit empfiehlt sich eine Einbindung zirkontypologischer Untersuchungen vor allem bei Gesteinen, bei denen Alteration oder metamorphe Überprägung eine Anwendung anderer Untersuchungsmethoden schwierig macht.
Auf der anderen Seite wurde
im Rahmen dieser Arbeit eine breite Anzahl von magmatischen und metamorphen
Gesteinen untersucht, die zu jener magmatischen Suite zu zählen sind, die
vor etwa 500-510 Millionen Jahren in diese proterozoischen Gesteine intrudiert
sind. Das belegen U-Pb-Messungen an Zirkonen (MIKHALSKY
et. al., 1997).
Diese Gesteine sind vor allem im Rahmen von petrologischen und geochemischen
Untersuchungen klassifiziert und in einem entsprechenden tektonischen Setting
zugeordnet worden.
Interessante und in sich schlüssige Ergebnisse bietet hier die Geochemie:
nach dem Diagramm nach WERNER
(1987) konnte für alle beteiligten Lithotypen ein magmatischer
Ursprung erklärt werden (Abb.
6-1). Keine der untersuchten Proben plottete im Feld für Gesteine
sedimentären Ursprungs. Im Zr/TiO2 - SiO2-Diagramm nach WINCHESTER
& FLOYD (1977) konnte ein alkalischer Trend mit einhergehender Differentiation
des Magmas festgestellt werden (Abb.
6-2), der auch im TAS-Diagramm nach COX
(1979) bestätigt wurde (Abb.
6-3). Der hohe Anteil an Alkalien in den beteiligten Gesteinen konnte
schließlich im TAS-Diagramm von MIDDLEMOST
(1985) verifiziert werden (Abb.
6-4).
Beim anschließenden Einordnen in ein geotektonisches Setting wurden die Gesteine im Diagramm nach MANIAR & PICCOLI (1989) als "metaluminous" angesprochen (Abb. 6-5), haben also gegenüber Ca, Na und K einen Aluminium-Überschuss. Nach CHAPPEL & WHITE (1974) können solche Gesteine als typische A-Typ-Granite verstanden werden. Die Klassifikation nach MANIAR & PICCOLI (1989) konnte schließlich im Y-Nb-Diagramm nach PEARCE et. al. (1984) dahingehend bestärkt werden, dass es sich offenbar um Intraplatten-Gesteine bzw. Gesteine eines aktiven Kontinentalrandes handelt (Abb. 6-6, 6-7), was ebenfalls alkaline A-Typ-Granite nahe legt.
Nach den bisherigen Beobachtungen
und Ergebnissen wird das Modell eines "magmatic underplating" für
möglich gehalten:
Möglich ist, dass es nach der Plattenkollision zu einem Ablösen der
Unterkruste entlang der Conrad-Diskontinuität kam. Dieser Vorgang wird
als Delamination bezeichnet. Dadurch wird es dem darunter liegenden Asthenosphärenmaterial
ermöglicht aufzusteigen. Nach dem Modell steigt ein Asthenosphärenkeil
genau in die durch die Delamination frei gewordene Lücke unter der Oberkruste
und stellt hier einen Wärmeherd dar, durch den schließlich Schmelzen
in der Oberkruste generiert werden. Für die spezielle Delaminationsgeometrie
gibt es nach EISBACHER
(1996) bereits nachgewiesen kinematisch mögliche Geometrien.
Es handelt sich dabei nicht um primäre Mantelschmelzen, sondern um krustale Aufschmelzungen. Die daraus resultierenden Gesteine können nach EBY (1992) als A2-Typ-Granite klassifiziert werden. Sie stellen Subtypen der I-Typ-Granite dar und sind in erster Linie an Kontinent-Kontinent-Kollisionen gebunden, wenngleich für diese Granite auch andere Settings vorstellbar sind.
Abb. 8-1: Plattentektonisches Modell für den westlichen Teil des zentralen Dronning Maud Landes und der ungefähren Lagen von Heimefrontfjella (A), Gjelsvikfjella (B) und Orvinfjella (C) nach diesem Modell.
Das Modell ist für die Intrusiva und deren spätere metamorphe Überprägung der Gesteine anwendbar, nicht aber für das kristalline Grundgebirge der Grauen Gneise und migmatischen Gesteine. Generell wird dieses Modell auf Regionen angewendet, die zum größten Teil aus orthogenen Gesteinen bzw. deren metamorphe Edukte aufgebaut sind, was im Bereich des Arbeitsgebietes der Fall ist.
