Im folgenden sollen bei der Differenzierung der magmatischen Gesteine in die Gruppen der sauren, intermediären und basischen Gesteine die Grenzen herangezogen werden, die von WIMMENAUER (1985) vorgeschlagen worden sind: danach gelten Magmatite mit einem Gehalt von mehr als 65% SiO2 als sauer und jene mit einem Gehalt unter 52% als basisch. Zwischen diesen Grenzen werden die Gesteine als intermediär angesprochen. Fällt der Gehalt an SiO2 unter 45%, so wird von ultrabasischen Gesteinen gesprochen.

6.1. Klassifikation

Für eine erste Interpretation ist die Unterscheidung wichtig, ob es sich bei den Metamorphiten um ortho- oder parametamorphe Gesteine handelt. Hierzu wurden ein Diskriminierungsdiagramm von WERNER (1987) herangezogen (Abb. 6-1), wobei auf der Abszisse das Verhältnis von MgO zu CaO, und auf der Ordinate das Verhältnis von P2O5 zu TiO2 aufgetragen wird.

Abb.6-1: Differenzierung zwischen Ortho- und Paragesteinen nach WERNER (1987).
Legende: Raute = Neosom; weiße Quadrate = Charnockite; schwarze Quadrate = Granite; vert. halb. Quadrate = Gabbros; horiz. halb. Quadrate = Monzonite; Dreieck / Spitze oben = Amphibolite; Dreieck / Spitze unten = Metadiorit; Dreieck / Spitze rechts = Augengneis; Dreieck / Spitze links = grauer Gneis.

Grundlage dieses Diagramms ist es, dass Paragesteine höhere Ti- und Mg-Gehalte aufweisen als Orthogesteine, da nach WERNER (1987) in solchen Gesteinen durch Verwitterungs- und ähnliche Prozesse Tonminerale als Mg- und Ti-Träger angereichert werden. Der Gültigkeitsbereich dieses Diagramms reicht nach den Angaben von WERNER (1987) bis in die untere Granulitfazies, so dass eine Aussage für alle untersuchten Gesteine möglich ist.

Wie sich aus Abbildung 6-1 ergibt, lassen sich alle Proben eindeutig als Orthogesteine, und damit magmatischen Ursprungs ansprechen. Einzig für das Leukosom kann diese Diskriminierung nicht gelten.
Mit den oben erwähnten Grenzen WIMMENAUERS (1985) läßt sich nun, nachdem durch Anwendung des Diagramms nach WERNER (1987) der rein magmatische Ursprung für alle Proben klar ist, eine einfache Kontrolle der Gesteinsansprache im Gelände vornehmen. Hierzu wurden die Gesteine in neun lithologische Gruppen untergliedert:
Es wurden Augengneise (Proben WB210 und 233), graue Gneise (WB 239), Metadiorite (WB 218 und 221), Amphibolite (WB 227 und 230), Granite (WB 265, 267 und 268), Charnockite (WB 266 und 269), Monzonite (WB 276, 279, 280, 281 und 282) sowie ein Leukosom-Körper (WB 249) unterschieden. Bei Betrachtung der SiO2-Gehalte (Tab. 9-1) dürfen die Augengneise mit Gehalten von annähernd 65% als sauer angesprochen werden. Gleiches gilt auch für den grauen Gneis (etwa 70% SiO2) und die Granite, die mit Gehalten von 64% und deutlich über 70% als sauer gelten dürfen. Das Leukosom ist mit über 73% die Probe mit dem höchsten SiO2-Gehalt, was auch zu erwarten sein durfte.
Die Metadiorite sind mit Gehalten von etwa 54 und 61% typisch intermediäre Gesteine, ebenso wie die Amphibolite mit Gehalten von 45 und 51%. Auch die fünf Monzonit-Proben liegen, innerhalb einer Spanne von nur etwa 3%, alle eindeutig im Bereich der intermediären Gesteine. Größere Spannbreiten gibt es bei den Gabbros, die sich mit Gehalten von gut 57% und knapp 41% deutlich unterscheiden. Auch die Charnockite liegen mit etwa 61 bzw. 67% nicht ganz dicht beieinander. Nach diesem Vergleich kann die petrographische Ansprache im Gelände also durchaus bestätigt werden.

Für die weitere Klassifizierung als auch für die Einordnung ins geotektonische Setting ist nun allerdings zu berücksichtigen, dass es natürlich gerade bei der Metamorphose meist zu Stoffveränderungen kommt und selten ein geschlossenes System vorliegt. Von daher sind die empirischen Diagramme natürlich mit Vorsicht zu beurteilen, da diese eben gerade für unmetamorphe Gesteine gelten. Gerade die Oxide Al2O3, Na2O, K2O und CaO gelten unter metamorphen Bedingungen als mobil (PEARCE 1975).

Ein wichtiges Diagramm zur Klassifizierung von Vulkaniten, aber ebenso anwendbar auf plutonische Gesteine, ist jenes von WINCHESTER & FLOYD (1977). In diesem Diagramm wird das Verhältnis von SiO2 gegen Zr/TiO2 geplottet.

Abb.6-2: Das SiO2 - Zr/TiO2-Diagramm nach WINCHESTER & FLOYD (1977) zur geochemischen Klassifizierung der orthogenen Gesteine. Die vulkanischen Gesteinsbezeichnungen des Original-Diagramms wurden nach WIMMENAUER (1985) auf Plutonite bezogen. Legende: siehe Abb. 6-1.
Die Empirik zeigt, dass letzteres Verhältnis mit fortschreitender Magmendifferentiation anwächst. Zudem ist mit dem Verhältnis Zr/TiO2 die Alkalinität der Schmelze positiv korreliert.

In Abbildung 6-2 ist zu erkennen, dass sich die Gesteinsansprache im Gelände auch mit geochemischen Methoden nachvollziehen lässt. So fallen die beiden Granite auch ins entsprechende Feld. Einzig die Monzonite und Gabbros zeigen eine gewisse Streuung. Während die Monzonite eine dioritische bis foidsyenitische Zusammensetzung signalisieren, zeigen die Gabbros intermediären (Probe WB 251) bis subalkalinen (WB 252) Charakter. Alles in allem lässt sich in dem Diagramm ein Trend erkennen: mit zunehmendem Gehalt an SiO2 wird auch das Verhältnis von Zr zu TiO2 größer, was nach WINCHESTER & FLOYD (1977) durch eine fortschreitende Differenzierung des Magmas interpretiert werden kann.

Eine weitere klassische Diskriminierung magmatischer Gesteine ist nach COX et. al. (1979) gegeben: ein sogenanntes TAS-Diagramm (Total Alkalis versus Silica), in dem SiO2 gegen Na2O + K2O aufgetragen wird (Abbildung 6-3):

Abb.6-3: Das TAS-Diagramm nach COX (1979), abgeändert nach WILSON (1989) für plutonische Gesteine. Die gekrümmte Linie teilt die alkalischen (oberer Teil) von den subalkalischen (unterer Teil) Gesteinen. Legende: siehe Abb. 6-1.
Auch hier zeigt sich wieder der deutlich unterschiedliche Chemismus der Gabbros: Probe WB 252 liegt sogar außerhalb des Gabbrofeldes im ultrabasischen Bereich, während Probe WB 251 hier als Syenit angesprochen werden muss. Den chemischen Merkmalen, die nach WIMMENAUER (1985) für einen Syenit erfüllt sein müssen, werden hier Rechnung getragen: SiO2-Gehalt zwischen 50 und 63%, hoher Gehalt an Alkalien, geringe Gehalte an TiO2 (hier 1,14%). Offensichtlich scheint es sich hier allerdings mit 5,11% um einen recht Fe-reichen Typus zu handeln (Tab. 9-1).

Zu erwarten sind die Lagen der Granite im gleichnamigen Feld genauso wie die der Charnockite im Syenit-Feld sowie die Lage der Monzonite, die ebenfalls eine etwa syenitische bis leicht intermediäre Zusammensetzung anzeigen. Auch die Gneise überraschen aufgrund ihrer hohen Gehalte an SiO2 und dem entsprechenden Platz im Granit- bzw. Granodiorit-Feld nicht. Interessant ist hingegen die breite Streuung der beiden Amphibolit-Proben WB 227 und WB 230. Die erste Probe liegt, wie zu erwarten, im Gabbrofeld, die zweite hingegen im Feld für Syeno-Diorite.

Aus dem Feld fällt wieder der Leukosom-Körper durch seinen erwartungsgemäß sehr hohen Anteil an SiO2. Solch extrem sauren Gesteine sind für eine Diskriminierung im COX-Diagramm nicht vorgesehen.

Insgesamt fällt in diesem Diagramm wieder der alkalische Trend der Gesteine auf, der bereits im Diagramm nach WINCHESTER & FLOYD (Abb. 6-2) zu erkennen war.

Ebenfalls ein TAS-Diagramm, aber mit einer anderen Felderteilung erstellte MIDDLEMOST (1985) zur Klassifizierung magmatischer Gesteine (Abbildung 6-4):

Abb. 6-4: TAS-Diagramm für magmatische Gesteine nach MIDDLEMOST (1985). Auch hier wurden die ursprünglichen Bezeichnungen für die Vulkanite durch die plutonischen Äquivalente ersetzt.
Felder-Legende: 1 Foidolith, 2 Foidsyenit, 3 Alkali-Syenit, 4 und 5 hochalkalische Granite, 6 Peridotit, 7 Alkali-Dunit, 8 Alkali-Olivin-Basalt, 9 Syeno-Gabbro, 10 Syenodioritischer Gabbro, 11 Syenodiorit, 12 Syenit, 13 Syeno-Granodiorit, 14 Syeno-Granit, 15 Alkali-Granite, 16 Dunit, 17 Gabbro, 18 dioritischer Gabbro, 19 Diorit, 20 intermed. Granodiorit, 21 Granodiorit, 22 granodioritischer Granit, 23 Granit.
Legende: siehe Abb. 6-1.

Hier kann das bestätigt werden, was bereits im Diagramm von COX (Abbildung 6-3) beobachtet werden konnte: Das Leukosom fällt erwartungsgemäß ins Feld der Alkali-Granite und auch die Granite spiegeln hier ihren sauren und sehr alkalibetonten Chemismus wider. Einzig der Granit WB 268 fällt durch seinen niedrigeren SiO2-Gehalt ins Feld der Syeno-Granodiorite, zeigt aber auch den alkalischen Charakter der Granite an. Auch die Charnockite bestätigen den hochalkalischen Charakter dieser Gesteine und stellen hier die alkalischsten Gesteine überhaupt dar. Die Monzonite werden nach MIDDLEMOST (1985) als syenodioritisch angesprochen und stellen sozusagen die Verbindung zwischen den sauren und basischen Endgliedern der diskriminierten Gesteine dar. Etwas schwierig gestalten sich in solchen Diagrammen die Darstellung monzonitischer Gesteine, da hier ein mengenmäßiges Vorhandensein an Quarz suggeriert wird, das nicht vorhanden ist, sondern fast ausschließlich durch den entsprechend hohen Anteil an Feldspäten kompensiert wird.

Beachtlich ist ein durchweg sehr hoher Gehalt an Alkalien, der sich bei den basischen, als auch bei den sauren Gesteinen zeigt. Augenfälligste Ausnahme dieses Trends ist der Amphibolit WB 227, der mit einem CaO-Gehalt von annähernd 10 Gew.-% als kalkalkalisch angesprochen werden muss.
Der Gabbro WB 252 kann in diesem Diagramm aufgrund seines extrem niedrigen SiO2-Gehaltes von nur 40,71 Gew.-% nicht geplottet werden

6.2 Geotektonisches Setting

Nachdem die Gesteine geochemisch klassifiziert sind, müssen diese nun in ein plattentektonisches Environment gebracht werden.
Eine erste wichtige Diskriminierung stammt von MANIAR & PICCOLI (1989). Im Diskriminierungsdiagramm (Abbildung 6-5) wird das Verhältnis Al2O3 / (CaO + Na2O + K2O) gegen das Verhältnis Al2O3 / (Na2O + K2O) geplottet und die Gesteine entsprechend ihrem Al2O3-Gehalt eingeteilt. Danach sind Gesteine wie folgt anzusprechen (nach SHAND in MATTHES 1989):

> Peraluminous: Al2O3 > Na2O + K2O + CaO
> Metaluminous: Al2O3 > Na2O + K2O
> Peralkaline: Al2O3 < Na2O + K2O + CaO

Diese Einteilung kann nach SHAND (in MATTHES 1989) mit der genetischen Einteilung der Granite in Verbindung gebracht werden, die CHAPPEL & WHITE (1974) vorgeschlagen haben. Im Sinne von SHAND sind hiernach die von CHAPPEL & WHITE (1974) definierten Granite des I-Typs als metaluminous anzusprechen, während S-Typ-Granite Gesteine darstellen, die im Diagramm von MANIAR & PICCOLI ins Feld "peraluminous" fallen.

Abb. 6-5: Diskriminierung des Molekularverhältnisses von Al2O3 zu K2O, Na2O und CaO nach MANIAR & PICCOLI (1989). Legende: siehe Abb. 6-1.

Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, können fast alle Gesteine eindeutig als "metaluminous" angesprochen werden. Sie besitzen also gegenüber Calcium, Kalium und Natrium einen Aluminium-Überschuss. Danach dürfen sie nach der Unterteilung von CHAPPEL & WHITE (1974) als I-Typ-Granite angesprochen werden.

PEARCE et. al. (1984) entwarfen hierzu verschiedene empirische Diagramme und konnten dabei auf einen großen Datensatz (über 600) geochemisch analysierter Granite zurück greifen, deren geotektonisches Setting bekannt war. In ihren Diagrammen können folgende Granittypen unterschieden werden:

> COLG = Kollisionsgranite (in der Regel S-Typ-Granite) bzw. syn-COLG
> ORG = Granite mittelozeanischer Rücken
> VAG = vulkanische Inselbögen oder aktive Kontinentalränder
> WPG = Intraplatten-Granite (alkaline A-Typ-Granite) in ozeanischer oder kontinentaler Kruste.

Im unten stehenden Diagramm (Abbildung 6-6) bedienten sich PEARCE et. al. (1984) der Spurenelemente Niob und Yttrium, die nach ROLLINSON (1983) als äußerst immobil gelten und somit für eine Diskriminierung entsprechend gut geeignet sind.

Abb. 6-6: Nb-Y-Diagramm nach PEARCE et. al. (1984) zur Unterscheidung verschiedener Granittypen in plattentektonischer Hinsicht. Legende: siehe Abb. 6-1. Die gestrichelte Linie stellt die Obergrenze der chemischen Variation von Graniten anomaler Ozeanrücken-Bereiche dar und hat für den gegeben Fall keine Bedeutung.

Im Diagramm Yttrium Y gegen Niob Nb können die untersuchten Gesteine ganz offensichtlich nach dieser Interpretation als Intraplatten-Gesteine interpretiert werden, wobei die Gabbros, Granite und der graue Gneis als syntektonisch bzw. als Gesteine eines aktiven Kontinentalrandes eingeordnet werden müssen. Das Leukosom, hier ins Feld der Ozeanrücken-Granite fallend, ist ganz offensichtlich für eine Diskriminierung nicht geeignet.

Um das Feld VAG + syn-COLG näher aufschlüsseln zu können, dient ein weiteres Diagramm (Abbildung 6-7), in dem Y+Nb ebenfalls doppelt logarithmisch gegen Rb aufgetragen wird:

Abb. 6-7: Y+Nb / Rb-Diagramm nach PEARCE et. al. (1984) zur Unterscheidung verschiedener Granittypen in plattentektonischer Hinsicht und Aufschlüsselung des VAG + syn-COLG-Feldes. Legende: siehe Abb. 6-1.

In Näherung kann hier zu dem Ergebnis gekommen werden, dass offenbar kein Lithotyp als Kollisionsgranit angesprochen werden kann. Auch hier zeigt sich eine starke Tendenz zu den Intraplatten-Gesteinen. Die ins Feld "VAG" fallenden Gesteine können als Gesteine eines aktiven Kontinentalrandes interpretiert werden, da die Möglichkeit eines vulkanischen Inselbogens aus den geologischen Geländebefunden nicht nahe liegt.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Diskriminierungen nach PEARCE et. al. (1984) nicht direkt mit der Granitklassifikation in I- und S-Type korrelierbar sind.

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