Differentiationsprozesse alkalischer bis peralkalischer Magmen, untersucht am Ilímaussaq-Komplex der Gardar-Provinz in Süd-Grönland

Abstract

Teil 1 präsentiert und diskutiert die Ergebnisse der Datierung von Amphibolseparaten im Vergleich mit U-Pb - Altern. Hierbei zeigten sich systematische Unterschiede in den mit unterschiedlichen Methoden ermittelten Altern, d.h. die Ar-Ar - Alter sind im Schnitt 15 Ma jünger als die mit U-Pb und Rb-Sr bestimmten Vergleichsalter. Geländebefunde und Abkühlungsmodellierung deuten jedoch darauf hin, dass diese Altersspanne geologisch unrealistisch ist. In den letzten Jahren wurde über die tatsächliche Höhe der Zerfallskonstante für das K-Ar - System diskutiert, wobei diese Diskussion noch nicht abgeschlossen ist. Dabei zeichnet sich immer mehr ab, dass Berechnungen mit den zur Zeit verwendeten Standardwerten um etwa 1 bis 1,5 % zu junge Alter ergeben. Da die Abweichung der ermittelten Alter in diesem Rahmen liegt, wurden die Ergebnisse entsprechend korrigiert. Damit ergibt sich für die Ilímaussaq-Intrusion eine sehr schnelle Entwicklung, wobei die einzelnen Intrusionsphasen nicht mehr zeitlich voneinander trennbar sind.

Teil 2 präsentiert und diskutiert die Ergebnisse der Arbeiten an Sodalith aus einem Kumulat aus dem Dachbereich der Magmenkammer. Hierbei konnte die Arbeitshypothese bestätigt werden, dass die Sodalithkristallisation bereits in größerer Tiefe als dem finalen Intrusionsniveau begann. Außerdem konnte erstmals überzeugend gezeigt werden, dass die Schmelze, aus der der Sodalith kristallisierte, mit einem kohlenwasserstoffreichen Fluid im Gleichgewicht stand. Ein zweites wässriges Fluid mit mittlerer bis hoher Salinität wurde erst später im Laufe der Fraktionierung aus der Schmelze entmischt und markiert den Übergang zu oxidierenderen Bedingungen. Schließlich konnten mit fortschreitender Fraktionierung der Schmelze systematische Entwicklungen in der Mineralchemie von Sodalith nachgewiesen werden. So fanden sich Trends im Cl/Br – Verhältnis und im Schwefelgehalt.

Teil 3 präsentiert und diskutiert die Ergebnisse der mineralchemischen Analysen von Amphibolen aus dem stark geschichteten Kumulat am Boden der Magmenkammer. Die magmatische Schichtung und die vielfache Wiederholung der Schichtabfolge wird durch zyklische Schwankungen in der Liquidustemperatur der Schmelze erklärt. Ähnlich wie bei Sodalith aus dem Dachkumulat finden sich im Amphibol auch systematische Fraktionierungstrends. Diese sind allerdings recht schwach ausgeprägt, was durch die geringe Menge an Kristallen erklärt werden kann, die bei jedem Kristallisationsereignis gebildet werden. Die Mächtigkeit und der Mineralbestand der einzelnen Schichten des Gesteins können rechnerisch sehr gut nachvollzogen werden. Dabei muss jedoch davon ausgegangen werden, dass die Kristallisation homogen verteilt im Großteil der Magmenkammer stattfand.

Part one presents the results of Ar-Ar dating of amphiboles and compared to U-Pb and Rb-Sr age data. Systematic differences of 15 Ma were found in the ages determined with the different methods. Field relations and a cooling model show, however, that this timegap is geologically not resonable. In fact, in the last years a modification of the 40K decay constant was discussed in the literature. In these papers, a revision in the range of 1.5 % toward older ages is discussed, which is exactly the difference between the Ar-ages and the others. Therefore, we corrected our Ar-ages in this direction. This means for the Ilímaussaq intrusion, that the intrusion of the different melt batches is not resolvable with the current dating methods and occurred within at mot 10 Ma.

Part two presents and discusses the results of sodalite analyses from a sodalite-rich rock from the roof of the intrusion. It was found, that the onset of the sodalite crystallisation occurred at a deeper level than the final intrusion level. At this stage, the sodalite-forming melt was in equilibrium with a fluid rich in hydrocarbons. At a later stage, a second aqueous fluid with a medium to high salinity exsolved from the melt, which marks the development towards more oxidising conditions. Using the sulphur content and the Cl/Br ratio, a two-stage evolution of the sodalite-bearing rock was shown.

Part three focuses on amphiboles from a strongly layered rock from the bottom of the magma chamber. This layering recurs several times, which can be explained by cyclic changes in the liquidus temperature of the melt caused by pressure changes. Similar to the afore-mentioned roof rocks, systematic changes in the mineral chemistry of the amphiboles were detected. These chemical treads are, however, relatively weak developed, which is explained by the relatively small amount of crystals formed from the melt at each crystallisation cycle. The thickness and the modal mineralogy of the layers can be modelled assuming crystallisation from a large part of the magma chamber.