Rekonstruktion von Metamorphosepfaden mit stabilen Isotopen

Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse von Sauerstoffisotopen und der Auswertung und Interpretation der bestimmten Gleich- bzw. Ungleichgewichte. Ein wesentlicher Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Bestimmung von peaknahen Metamorphosetemperaturen. Es wird eine Methode angewendet, die es ermöglicht, aus den Fraktionierungskoeffizienten des Gesamtgesteins und mindestens einer Phase, die für Sauerstoff eine hohe Schließtemperatur hat, solche peakmetamorphen Temperaturen zu ermitteln. Dies geschieht mit Hilfe von Fraktionierungs-Plots, bei denen die Fraktionierungskoeffizienten aller Phasen und vom Gesamtgestein gegen den gemessenen d18O-Wert aufgetragen werden. Im Falle eines Gleichgewichts befinden sich alle Phasen auf einer Geraden. Aus der Steigung der Geraden können für die hier untersuchten Granulite des Sächsischen Granulitgebirges Temperaturen der granulitfaziellen Metamorphose von über 1000°C nachgewiesen werden. Allerdings kommt es in den meisten Gesteinen durch retrograde Diffusion zu einer partiellen Rücksetzung der Isotopengleichgewichte. Aus diesen Ungleichgewichten wurden im Rahmen dieser Arbeit Abkühlraten für die Granulite und für einen Granatgneis des Kordieritgneis-Komplexes iterativ berechnet. Die Abkühlraten liegen zwischen 50 und 80 °C/Ma für die Granulite. Die hier erzielten Ergebnisse werden durch unabhängige Methoden bestätigt.<br /> Mit diesen Daten kann ein Beitrag zur Klärung der thermischen Entwicklung und der Hebungsgeschichte eines kontinentalen Krustensegmentes geleistet werden. Es kann gezeigt werden, dass die Granulite einem fast isothermalen Dekompressionspfad folgen. <br /> Die für diese Untersuchungen verwendete analytische Methode ist die der Laserfluorinierung in Kombination mit irm-Massenspektrometrie. Zum einen wurden die Untersuchungen an Mineralseparaten, zum anderen wurden In-Situ-Analysen an etwa 2 mm dicken Gesteinsstücken oder großen Einzelkörnern durchgeführt. Daraus ergibt sich ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit, der sich mit der Weiterentwicklung der Methode der Laserfluorinierung beschäftigt hat. Es ging um die Eliminierung störender Einflüsse, Reduktion der Probenmengen und eine Verbesserung der Reproduzierbarkeit von Analysen.<br /> Die In-Situ Analysen dienten zur Untersuchung der O-Isotopen Homogenität der Proben und im Fall eines Granatperidotits zur Klärung der Herkunft des Gesteins. So konnte für die Granulite eindeutig eine homogene O-Isotopen-Verteilung für Granat nachgewiesen werden, wohingegen für einen Granatgneis des aufgelagerten Cordieritgneis-Komplexes starke Inhomogenitäten, teilweise sogar innerhalb eines Korns, nachgewiesen wurden. Die Untersuchungen großer, einzelner Granate aus einem zwischengelagerten Peridotit belegen eine Mantelisotopie.