Die jungpaläozoischen Granite

Großvolumiger Magmatismus bei Ende der variszischen Gebirgsbildung

Magmatische Prozesse, bei denen großvolumige Plutonite entstehen, sind typisch für kontinentale Gebirgsbildungen mit einer starken Verdickung der Erdkruste. Auch während der variszischen Gebirgsbildung entstanden großvolumige Magmen. Diese drangen in die metamorphen Gesteine der Mittel- und Oberkruste ein und kristallisierten dort. Es bildeten sich Tiefengesteine. In Sachsen kommen sie in fast allen regionalen Einheiten des Grundgebirges als Granite und Granodiorite, Syenite und Monzonite vor. Genetisch sind sie mit den jungpaläozoischen Vulkaniten verwandt, welche zum Übergangsstockwerk zählen.

Ausführliche Beschreibungen der jungpaläozoischen Plutone kann man in Förster et al. (2008) und Förster und Romer (2010) nachlesen.

Die Zusammensetzung der jungpaläozoischen Tiefengesteine in Sachsen ist sehr vielfältig. Um die Entstehung dieser Vielfalt zu verstehen, bietet es sich an, die Plutonite nach verschiedenen Kriterien zu klassifizieren.

Nach ihrer tektonischen Stellung werden die Tiefengesteine von Romer et al. (2012) in drei Gruppen untergliedert:

• während der Platznahme der tektonischen Decken (syn-nappe-emplacement),
• nach der Platznahme der tektonischen Decken (post-nappe-emplacement),
• nach Abschluss der variszischen Gebirgsbildung (post-orogen).

Aufgrund der tektonischen Klassifizierung kann das Verhältnis des Magmatismus zu anderen geologischen Prozessen charakterisiert werden.

Im Chemismus eines Granits spiegelt sich die Zusammensetzung des Ausgangsgesteins wider, deshalb lassen geochemische Daten Rückschlüsse auf dessen Beschaffenheit zu. Anhand bestimmter Element- und Isotopensignaturen können verschiedene Magmenquellen für Granite unterschieden werden. Ein einfaches Schema bietet die Untergliederung in I-Typ (igneous=magmatisch), S-Typ (sedimentär) und A-Typ (anorogenic bzw. ahydrous) (Chappell und White 1974, Loiselle und Wones 1979). Wichtige Charakteristika dieser drei Typen sind in der Tabelle dargestellt.

Vorkommen der Granit-Typen in Sachsen

Untersuchungen der Gefüge und der geochemischen Beschaffenheit der Granite zeigen, dass sie zu allen beschriebenen Klassen gehören.

Die syn-nappe-emplacement Plutonite treten im Granulit-Massiv und in der Elbe-Zone auf. Im Granulit-Massiv findet man Granitkörper mit überwiegend länglicher Form, wie besonders deutlich am Granitzug von Mittweida-Mühlau sowie den Lagergraniten zu sehen ist. Sie folgen häufig der Foliation ihres metamorphen Intrusionsrahmens. Der Granit von Berbersdorf hat zwar eine rundliche Form, zeigt aber eine parallele Textur, welche Ausdruck der Deformation während der Intrusion ist. Diese Granite sind die ältesten jungpaläozoischen Intrusionskörper in Sachsen und kristallisierten vor 338 ±5 Millionen Jahren bis vor 333±5 Millionen Jahren (von Quadt 1993, Nasdala et al. 1998). Das Meißener Massiv folgt dem Streichen der Elbe-Zone und hat die Form einer assymetrischen Scherlinse, was die syntektonische Platznahme in einer Transformstörung veranschaulicht. Auch in diesem Pluton sind interne Deformationsgefüge zu finden, welche die syntektonische Platznahme unterstreichen. Radiometrische Altersdaten ergeben Intrusionsalter von 335±7 Millionen Jahren bis 326±1 Millionen Jahren (Kurze et al. 1998, Nasdala et al. 1999). Geochemisch können diese Granite überwiegend als I-Typ bzw. I-A-Typ klassifiziert werden.

Im Erzgebirge gehören die meisten Granite zur Gruppe des post-nappe-emplacements. Aus Bohrungsdaten und Bergbauen ist bekannt, dass sie unterirdisch eine deutlich größere Verbreitung haben als an der Erdoberfläche. Sie setzen sich unter den metamorphen Gesteinen fort, die an der Erdoberfläche anstehen. Tischendorf (1965) hat die Verbreitung der erzgebirgischen Granite in einer Karte dargestellt. Er interpretiert die Daten aus Kartierungen und Bohrungen so, dass es einen großen unterirdischen Pluton gibt, der das gesamte Erzgebirge einnimmt. Neuere Interpretationen gehen davon aus, dass es drei Teilplutone gibt: den Westerzgebirgischen, Mittelerzgebirgischen und Osterzgebirgischen Teilpluton. Radiometrische Altersdaten für die Erzgebirgsgranite weisen eine große Variablitität auf, sie liegen zwischen 328 und 300 Millionen Jahren (z. B. Gerstenberger et al. 1982, Werner und Lippolt 1998, Kempe et al. 2004, Romer et al. 2007, Tichomirowa et al. 2019).

In der Lausitz kommen nur kleinvolumige jungpaläozoische Granite vor, denn der cadomische Krustenblock der Lausitz wurde von der variszischen Gebirgsbildung nur wenig betroffen. Nur die Granite von Königshain und Arnsdorf gehören zur post-nappe-emplacement Gruppe. Sie weisen radiometrische Alter von 312±0,4 Millionen Jahren auf (Käßner et al. 2021).

Die post-orogenen magmatischen Gesteine sind deutlich jünger als die post-nappe-emplacement Plutonite, zwischen beiden Gruppen liegt eine Lücke von ca. 10 Millionen Jahren. Zu den post-orogenen Graniten gehört als wichtigster Körper der Delitzscher Pluton mit einem radiometrischen Alter von 302 Millionen Jahren (Röber et al. 1998) sowie die Granite von Eichigt, Wiesa und Stolpen (Kempe et al. 2004, Käßner et al. 2021). In Erzgebirge und Lausitz durchdringen sich post-nappe-emplacement Gesteine und post-orgene Gesteine. Diese Gesteine gehören meist zum A-Typ, was darauf hindeutet, dass die schmelzpunktsenkenden Fluide bereits bei orogenen Prozessen entwichen waren und sich nun typische trockene Schmelzen bildeten.

Förster et al. (1998) und Wenzel et al. (2000) zeigten auch anhand geochemischer Daten, dass einzelne Intrusivkörper sich mehrphasig bildeten, z. B. der Westerzgebirgische Teilpluton und das Meißener Massiv.

Magmenquellen

Mit Hilfe der Spurenelementsignaturen und Isotopenverhältnisse kann belegt werden, dass die Granite Charakteristika unterschiedlicher Ausgangsgesteine aufweisen, also aus mehreren Magmenquellen entstanden:

• Mantelgesteine sind belegt durch die Existenz lamprophyrischer Gänge und haben Anteil an den Graniten des I-Typs,
• der Fingerabdruck cadomischer Grauwacken zeigt sich in den Verhältnissen von Ni/TiO₂ und K₂O/Na₂O (Tichomirowa 2003),
• ordovizische Sedimente der Frauenbach-Gruppe weisen extrem erhöhte Sn-Gehalte auf, die als Elementlieferant für Granite mit Zinnvererzungen, z. B. den Zinnwald-Granit angesehen werden (Mingram 1996, Romer und Kroner 2016),
• ordovizische Vulkanite haben sehr hohe Verhältnisse von Neodymium-Isotopen, welche sich in einigen Graniten des Erzgebirges und der Elbe-Zone wiederfinden (Linnemann und Romer 2002).

Die geochemische Vielfalt der Granite kann durch partielles Aufschmelzen all der Gesteine, die in die variszische Gebirgsbildung einbezogen worden, erklärt werden. Eine zusätzliche Variabilität wurde dadurch verursacht, dass die Magmenquellen mit unterschiedlichem Anteil und Aufschmelzgrad in verschiedenen Tiefen lagen. Der Magmatismus begann bereits während der variszischen Gebirgsbildung und Krustenstapelung und erreichte seinen Höhepunkt während des post-kollisionalen Ausgleichs im Gebirge. Die post-orogenen Granite können entweder als Folge von Dehnung und Umstellung der Mantelkonvektion im neu gebildeten Superkontinent Pangäa interpretiert werden (Edel et al. 2018) oder durch eine Temperaturanomalie im Erdmantel hervorgerufen worden sein (Torsvik et al. 2008).