Original paper
Electron probe petrochronology of polymetamorphic garnet micaschists in the lower nappe units of the Austroalpine Saualpe basement (Carinthia, Austria)
Schulz, Bernhard; Krause, Joachim
Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften Band 172 Heft 1 (2021), p. 19 - 46
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published: May 7, 2021
published online: Apr 6, 2021
manuscript accepted: Mar 8, 2021
manuscript revision received: Mar 8, 2021
manuscript revision requested: Sep 8, 2020
manuscript received: Jul 1, 2020
ArtNo. ESP171017201001, Price: 29.00 €
Abstract
Garnet micaschists from the parautochthonous Kliening and the overlying Preims complexes in the lower part of the Austroalpine Saualpe basement in Carinthia (Austria, Eastern Alps) display a polymetamorphic microstructural and mineral-chemical evolution. SEM automated mineralogy methods and analysis by EPMA were applied for garnet mineral-chemical characterisation and monazite dating. Two garnet generations with monophase and polyphase porphyroblasts and two monazite age populations have been revealed in low-Ca and high-Al-metapelites. Garnet 1 in both Kliening and Preims complexes has decreasing Mn, low Ca and significantly increasing Mg from cores to rims. Geothermobarometry of garnet 1 assemblages signals a crystallisation along a M1 prograde metamorphic P-T path culminating at 600–650 °C/7 kbar, followed by decompression. In the Preims Complex a subsequent crystallisation of a ~265 Ma monazite 1 population with high-Y and high-Gd indicates a Permian minimum age for the M1 metamorphic event. Monazite 1 crystallisation coincides with the intrusion of Permian and Early Triassic pegmatites. In the Kliening Complex where pegmatites are lacking, no Permian monazite is observed. Resorption of garnet 1 rims and corona structures of apatite and allanite around Permian monazite in the Preims Complex signal a retrogressive stage. An M2 metamorphic event with garnet 2 postdates the monazite corona structures. Garnet 2 displays always low Mn at high Ca and Mg. The XCa is increasing and then decreasing, while XMg is decreasing and then increasing toward the rims. The garnet 2 assemblages record a prograde P-T path from 530 °C/8 kbar to 700 °C/10–13 kbar in the Kliening Complex, and from 620 °C/10–12 kbar to 700 °C/14–15 kbar in the Preims Complex. Monazite 2 populations with ages between 95 and 81 Ma and with lower Y and Gd contents crystallised at decreasing pressure subsequent to garnet 2 and indicate a Cretaceous (Eo-Alpine) age for the metamorphic event M2. In the histogram view, the monazite age pattern in the Preims Complex and the overlying Saualpe Eclogite Complex are quite similar with Permian and Cretaceous age maxima. These patterns differ from other Austroalpine basement areas with unimodal Carboniferous or bimodal Carboniferous and Permian monazite age populations.
Kurzfassung
Granat-Glimmerschiefer des parautochthonen Kliening-Komplexes und des überlagernden Preims-Komplexes im unteren Teil des ostalpinen Saualpen-Kristallins in Kärnten (Österreich, Ostalpen) zeigen die Mikrostrukturen und Mineralchemie einer Polymetamorphose. Zur Charakterisierung der Mineralchemie von Granat und Datierung von Monazit kamen automatisierte Messroutinen mit REM und Analytik mit EPMA zum Einsatz. In den Al-reichen und Ca-armen Metapeliten gibt es zwei Granat-Generationen mit monophasen und polyphasen Porphyroblasten. Granat 1 in den Kliening- und Preims-Komplexen zeigen absinkende Mn-, niedrige Ca- und stark ansteigende Mg-Gehalte von den Kernen zu den Rändern. Die Geothermobarometrie der Mineralparagenesen mit Granat 1 ergab eine Kristallisation bei einem prograden metamorphen P-T-Pfad M1 bis zu maximal 600–650 °C/7 kbar mit anschließender Dekompression. Im Preims-Komplex zeigt eine nachfolgende Kristallisation von ~265 Ma altem Gd- und Y-reichen Monazit 1 ein minimal permisches Alter für die Metamorphose M1 an. Die Kristallisation von Monazit 1 fällt mit der Intrusion permischer und frühtriassischer Pegmatite zusammen. Im Kliening-Komplex, in dem keine Pegmatite vorkommen, fehlen die permischen Monazite. Resorption der Ränder von Granat 1 und Corona-Strukturen mit Apatit und Allanit um permische Monazite im Preims-Komplex signalisieren ein retrogressives Ereignis. Eine Metamorphose M2 mit Granat 2 folgt auf die Corona-Bildung der Monazite. Granat 2 hat stets niedriges Mn, bei hohen Ca- und Mg-Gehalten. Es zeigen sich Zonierungen mit steigenden und danach fallenden XCa bei absinkenden und dann ansteigenden XMg hin zu den Rändern. Die Mineralparagenesen mit Granat 2 zeichnen eine prograde Metamorphose von 530 °C/8 kbar bis 700 °C/10–13 kbar im Kliening-Komplex und von 620 °C/10–12 kbar bis 700 °C/14–15 kbar im Preims-Komplex auf. Eine Monazit-Population 2 mit Altern von 95–81 Ma und niedrigeren Y- und Gd-Gehalten kristallisierte nach Granat 2 bei sinkenden Drücken und zeigt ein kretazisches (eo-alpines oder früh-alpidisches) Alter für die Metamorphose M2 an. Im Histogramm zeigen sich im Preims- und im hangenden Saualpen-Eklogit-Komplex ähnliche Monazit-Altersverteilungen mit permischen und kretazischen Maxima. Diese unterscheiden sich von unimodalen karbonischen und bimodalen karbonischen und permischen Monazit-Alterspopulationen in anderen ostalpinen Kristallin-Einheiten.
Keywords
garnet micaschists • monazite • corona structures • polyphase metamorphism • Austroalpine basement • Permian • Cretaceous • Granat-Glimmerschiefer • Monazit • Corona-Strukturen • Polymetamorphose • Ostalpiner Kristallin-Sockel • Perm • Kreide