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Die Gneishornfelse um Steinach in der Oberpfalz

The gneiss-hornfelses of Steinach, Oberpfalz (Bavaria)

Eine phasenpetrologische Analyse

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Contributions to Mineralogy and Petrology Aims and scope Submit manuscript

Abstract

The southern margin of the Leuchtenberg granite massive is surrounded by a thermal aureole in which banded gneisses and mica schists have been transformed into hornfelses containing andalusite, sillimanite, cordierite, and almandine.

Before the intrusion of the granite, the country rocks had undergone regional metamorphism to give mineral assemblages typical of the amphibolite facies: Muscovite + biotite ± K-feldspar + quartz + plagioclase in the banded gneisses and muscovite + biotite + garnet ± sillimanite ± staurolite + quartz + plagioclase in the mica schists.

In the outer zone of the aureole, contact metamorphism produced the assemblage: Muscovite + andalusite + cordierite + biotite + quartz + plagioclase, corresponding to the hornblende-hornfels facies.

In the inner zone of the aureole, increasing temperatures yielded the high grade assemblages: K-feldspar + sillimanite + cordierite ± almandine + biotite + quartz + plagioclase sillimanite + cordierite ± almandine + biotite + quartz + plagioclase.

The zonal arrangement of the mineral assemblages within the Steinach aureole is shown in quantitative distribution maps of andalusite, contact-metamorphic sillimanite, cordierite, and contact-metamorphic garnet respectively, based on 150 modal analyses (from 59 points, Fig. 1). Andalusite (Fig. 10) reaches its maximum at about 200–400 m from the granite border and, toward it, is more and more substituted by sillimanite (Fig. 11). On the other hand, contact metamorphic sillimanite goes to the outer zone of the aureole almost as far as andalusite. This means that the sillimanite isograd passed across the andalusite zone during the contact metamorphism. Cordierite (Fig. 12) shows a constant increase from the margin to the innermost zone of the aureole, as does contact metamorphic garnet (Fig. 13).

Phase relations and mineral reactions are discussed in terms of AKP- and APM-diagrams (Figs. 14, 15, 17, 18) based on 19 new mineral analyses (Tables 5–9).

With respect to the experimental data so far available, possible P-T-conditions within the Steinach aureole have been discussed. The transition from the low to the high grade assemblages took place very near to the cross-over point of the andalusite/sillimanite equilibrium curve and the breakdown curve of muscovite + quartz in the P-T-diagram (Figs. 16, 19).

This gives a minimum H2O-pressure of 1 kbar. In the innermost contact zone, temperatures must have exceeded 550° C, which is in good agreement with recent oxygen-isotope data as well as with Jaeger's model. As is shown by the ore mineral assemblages, studied in polished sections (Table 10), the oxygen activity in the high grade hornfelses was low.

Zusammenfassung

Bereits vor der Intrusion des Leuchtenberger Granits waren seine Rahmen-gesteine unter den Bedingungen der Amphibolit-Fazies regionalmetamorph eingeformt worden, wobei sich folgende Paragenesen bildeten: Muscovit + Biotit + Granat ± Sillimanit ± Staurolith (+ Quarz + Plagioklas) Muscovit + Biotit ± Kalifeldspat (+ Quarz + Plagioklas).

Die Kontaktmetamorphose führt in den äußeren Bereichen der Aureole zur Paragenese Muscovit + Andalusit + Cordierit + Biotit (+ Quarz + Plagioklas), die der Hornblende-Hornfels-Fazies entspricht.

In der inneren Kontaktzone werden die p-t-Bedingungen einer höhergradierten Hornfelsfazies erreicht, die sich in der Paragenese ± Kalifeldspat + Sillimanit + Cordierit ± Almandin + Biotit (+ Quarz + Plagioklas) dokumentiert.

Die zonale Anordnung der Mineral-Paragenesen im Kontakthof läßt sich durch quantitative Verbreitungskarten anschaulich machen (150 Modalanalysen aus 59 Fundpunkten). Phasenbeziehungen und Mineralreaktionen werden anhand von AKF- und AFM-Diagrammen diskutiert, für deren Aufstellung 19 Mineralanalysen neu ausgeführt wurden.

Durch den Vergleich mit derzeit verfügbaren experimentellen Unterlagen lassen sich die p-t-Bedingungen im Steinacher Kontakthof abschätzen. Danach ist ein Druckbereich von 1,5–3 kbar am wahrscheinlichsten. Mit der Bildung der höchst-gradierten Hornfelse waren 550° C sicher überschritten, während nach dem Jaeger-Modell 700° C als alleroberste Temperaturgrenze anzusehen ist. In der innersten Kontaktzone muß man mit geringen O2-Partialdrucken rechnen.

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Authors and Affiliations

  1. Mineralogisches Institut der Universität Würzburg, Deutschland

    Martin Okrusch

  2. Department of Geology and Geophysics, University of California, Berkeley

    Martin Okrusch

Authors
  1. Martin Okrusch
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Additional information

Prof. S. Matthes (Würzburg) möchte ich für das lebhafte, fördernde Interesse an dieser Arbeit sowie für die Überlassung von Proben und von Geräten der DFG meinen herz-lichen Dank aussprechen. Wesentlichen Anteil am Gelingen dieser Untersuchung hat auch Prof. B. W. Evans, dem ich für die freundschaftliche Aufnahme in Berkeley, für die ständige Bereitschaft zur Diskussion und für wertvolle Anregungen zu großem Dank verpflichtet bin. Weiter danke ich Prof. W. Schreyer (Bochum) und Prof. F. J. Turner (Berkeley) für die kritische Durchsicht des Manuskripts sowie Mr. L. K. Burns (Berkeley), Dr. A. Peters und Dr. P. Richter (Würzburg) für wichtige Hinweise bei der Analytik. Die Untersuchungen an der Mikrosonde in Berkeley wurden durch ein Stipendium der Deutschen Forschungs-gemeinschaft ermöglicht; das Gerät stand durch die Unterstützung der National Science Foundation (grant GA 500) zur Verfügung. Beiden Organisationen sei für ihre Hilfe gedankt.

Textlich gekürzte, aber um neue Untersuchungsergebnisse erweiterte Fassung einer Habilitationsschrift, angenommen im Januar 1968 von der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Würzburg.

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Okrusch, M. Die Gneishornfelse um Steinach in der Oberpfalz. Contr. Mineral. and Petrol. 22, 32–72 (1969). https://doi.org/10.1007/BF00388012

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