Variszische versus permische Metamorphose im Ostalpin

In den zentralen Ostalpen sind über weite Bereiche polymetamorphe Grundgebirgseinheiten aufgeschlossen, die der komplex gebauten tektonischen Einheit des Austroalpinen (oder Ostalpinen) Deckenstapels angehören. Gemeinsam mit dem Kristallin der Südalpen, südlich des Periadriatischen Lineaments, stellt dieses "Ostalpine Kristallin" jenen Teil der apulischen Kruste dar, der im Mesozoikum den Südrand der alpinen Tethys bildete. Der Stand der Erforschung der polyphasen Kristallisations- und Deformationsgeschichte dieses in der älteren Literatur als "Altkristallin" oder als "voralpidisches Grundgebirge" bezeichneten Kristallins wurde in jüngster Zeit durch zwei wesentliche Erkenntnisse erweitert: 1) Durch den Nachweis, dass seine südlichen/östlichen Teile im Zuge der alpidischen Konvergenz- /Kollisionsprozesse bis in 70 km Tiefe subduziert, duktil deformiert und eklogit-/amphibolitfaziell metamorph geprägt wurden (Thöni & Jagoutz, 1993; Miller & Thöni, 1997). 2) Den Beleg, dass beachtliche Teile des Kristallins im Zeitraum Perm-Trias - teilweise vermutlich erstmals - im Zuge von Krustendehnungsprozessen eine intensive Metamorphose bei niedrigen Druckbedingungen erfahren haben (Schuster, Scharbert & Abart, 1998). Das vorliegende Projekt baut auf diese neuen Erkenntnisse auf. Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen alpidischen Beeinflussung des Kristallins sollen neue Daten zum geotektonischen Hintergrund und zum Ablauf geodynamischer Prozesse im Übergangszeitraum zwischen dem variszischen und dem permisch-triadischen Ereignis (ca. 350/320 Ma bis 250/200 Ma) gewonnen werden. Mit Hilfe kombinierter mineralchemischer, petrologischer und isotopenanalytischer (Sm-Nd, Rb-Sr, Lu-Hf, Ar-Ar) Untersuchungen an Granat-führenden Paragenesen (insbesondere an Granat und seinen Einschlüssen) sollen die zeitlichen und die P-T-Verhältnisse an ausgewählten Proben von zwei Nord-/Süd-Querschnitten im ostalpinen Kristallin gezielt untersucht werden. Als geeignete Untersuchungsgebiete wurden der Glein-/Stub- /Koralpenquerschnitt im Osten (unter Einbeziehung der Plankogelserie in Saualpe/S` Koralpe) und das Ötztal- /Ortler-Campo-Kristallin (unter Einbeziehung der Matscher Decke) im Westen ausgewählt. Aus beiden Gebieten liegt zum Teil gut geeignetes Probenmaterial vor. Das Hauptziel des Projektes ist, den räumlichen und zeitlichen Konnex variszischer und permisch-triadischer tektono-metamorpher Prozesse detaillierter aufzuklären, um so erstmals ein klares Bild zum Ausgangszustand und zur Paläogeographie des ostalpinen Kristallins zu Beginn der alpinen Konvergenz (im Jura) zu erhalten.

Die neuen Ergebnisse ermöglichen eine zeitliche Eingrenzung der Permo-Triassischen Pegmatitbildung und stellen die Beziehung zu Metamorphoseprozessen im Umgebungsgestein her. Kristallisationsalter von magmatischem Granat aus Pegmatiten ergaben 266 +/- 3 Ma bis 276 +/- 4 Ma im Matscher Kristallin am Südrand des Ötztal- Stubai Komplexes (Südtirol, Italien), sowie 254 +/- 2 bis 228 +/- 3 bis Ma im Koralpe Komplex (Steiermark, Österreich). Letztere zeigten Altersunterschiede zwischen Proben eines Aufschlussbereiches, zwischen verschiedenen Granatkörnern einzelner Proben, sowie zwischen Kern- und Randbereichen einzelner Kristalle. Mögliche Interpretationen wurden durch Haupt- und Spurenelementuntersuchungen getestet: i) Kontinuierliche einphasige Wachstumszonierung von Granat spricht für lang andauernde magmatische Kristallisation; ii) episodische Magmenförderung konnte durch Hinweise auf Kristallisation in einem geschlossenen System ausgeschlossen werden; iii) eine Öffnung des Sm-Nd Systems des Granats durch die kretazische Metamorphose scheint nicht stattgefunden zu haben, da die magmatische Zusammensetzung fast unverändert erhalten ist. iv) Der Beitrag einer metamorphen zweiten Granatgeneration kann ebenfalls ausgeschlossen werden, da das datierte Material, mit Ausnahme einer Probe, keine zweite Granatgeneration enthält. v) Eine Beeinflussung durch submikroskopische Mikroeinschlüsse, die nicht mit jenen des Granats im Isotopengleichgewicht stehen, muss möglicherweise berücksichtigt werden, da (re)kristallisierte Apatit-, Xenotim- und Kyanit-Einschlüsse in deformierten Granatdomänen beobachtet wurden. Insgesamt sprechen die Spuren- und Hauptelementdaten für eine mindestens 21 Ma andauernde magmatische Kristallisation, der Einfluss von reequilibrierten Einschlüssen muss jedoch beachtet werden. Die magmatischen Kristallisationsbedingungen wurden auf Temperaturen zwischen 650 und 750C bei Druckwerten unter 0.4 GPa, entsprechend einer Krustentiefe von weniger als 15 km, eingegrenzt. Die Entwicklung des Nebengesteins wurde in Vorgänge i) vor, ii) in Zusammenhang mit, und iii) nach dem magmatischen Ereignis gegliedert. Für den Koralpe Komplex ergaben Sm-Nd-Alter an Granat der Plankogel- Granatglimmerschiefer 271 +/- 4 Ma. Diese weisen auf eine Permische Metamorphose vor der Pegmatitplatznahme hin. Im Gegensatz dazu ist die Hauptprägung des Matscher Kristallins dem Variszischen Ereignis zuzurechnen, da erste Sm-Nd Daten von Metapelitgranat Alterswerte von 311 10 Ma bzw. 325 4 Ma ergaben. Die vermutlich spätvariszische Hauptschieferung wurde von Permischen Pegmatiten teils diskordant durchschlagen. Weitere syndeformative Mineralreaktionen indizieren eine Temperaturzunahme nach der variszischen Abkühlung und stellen erste Hinweise auf Permo-Triassische Metamorphose und Deformation im Matscher Kristallin dar. Ausserdem war die Kretazische Verformung wesentlich intensiver als erwartet. Sie erfasste nicht nur randliche, sondern auch interne Bereiche des Matscher Kristallins. West-gerichtete Scherbewegung bei Bedingungen der unteren Amphibolitfazies bis unteren Grünschieferfazies ist vermutlich für die heutige tektonische Anordnung der Einheiten im südlichen Ötztal-Stubai-Komplex verantwortlich.