Mafické a intermediální intruze jako průvodci peraluminických granitů krušnohorského batolitu.

Transkript

1 Karlova Univerzita Přírodovědecká fakulta Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů Mafické a intermediální intruze jako průvodci peraluminických granitů krušnohorského batolitu. Pavla Holečková Disertační práce Vedoucí disertační práce: Doc. RNDr. Emil Jelínek, CSc. Prof. RNDr. Miroslav Štemprok, CSc. Praha 2012

2 Prohlášení Prohlašuji, že výzkum předkládaný v této práci je výsledkem mé vlastní vědecké práce ve spolupráci s mými školiteli a dalšími kolegy. Tato disertace představuje práci v rámci mého doktorského studia na Přírodovědecké fakultě univerzity Karlovy v Praze. Uvedla jsem a řádně citovala všechny použité informační zdroje a literaturu. Podle mého nejlepšího vědomí prohlašuji, že výsledky představené v této práci nebyly publikovány nebo presentovány nikým jiným. Tato disertační práce nebyla předložena jako podklad pro získání jakéhokoliv vědeckého titulu na jiné univerzitě nebo vzdělávací instituci. V Praze, duben 2012 RNDr. Pavla Holečková i

3 Prohlášení o spoluautorství Prohlašuji, že podíl RNDr. Pavly Holečkové na společných pracích je dominantní, a příslušný procentuální podíl na pracích uvedený v disertaci činí: 1) Kováříková, P., Siebel, W., Jelínek, E., Štemprok, M., Kachlík, V., Holub, F. V., Blecha, V. (2010): Dioritic intrusions of the Slavkovský les (Kaiserwald), Western Bohemia: their origin and significance in late Variscan granitoid magmatism. Int J. Earth Sci (Geol Rundsch), 99(3), %. 2) Kováříková, P., Siebel, W., Jelínek, E., Štemprok, M., Kachlík, V., Holub, F. V., Blecha, V. (2007): Petrology, geochemistry and zircon age for redwitzite at Abertamy, NW Bohemian Massif (Czech Republic): tracing the mantle component in Late Variscan intrusions. Chem. Erde., 67, %. 3) Kováříková, P., Siebel, W., Jelínek, E., Štemprok, M., Kachlík, V., Holub, F. V. (2006): Zprávy o geologických výzkumech za rok %. 4) Kováříková, P., Jelínek, E., Štemprok, M., Kachlík, V., Holub, F. V., Blecha, V. (2005): Petrochemické srovnání redwitzitů SZ části českého masivu. Zprávy o geologických výzkumech za rok %. Doc. RNDr. Emil Jelínek, CSc. Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze ii

4 Poděkování Na tomto místě bych ráda poděkovala všem, kteří mi pomohli s mou prací nebo přispěli dobrou radou. Jmenovitě nemohu uvést všechny, neznamená to však, že bych si něčí pomoci vážila méně. V první řadě děkuji svým dvěma školitelům Miroslavu Štemprokovi a Emilu Jelínkovi, kteří mě seznámili s problematikou petrologie a geochemie granitoidních hornin a poskytovali mi cenné rady po celou dobu mého studia. Nemenší díky patří Václavu Kachlíkovi, který mi poskytl analýzy svých vzorků a neocenitelně pomohl při práci v terénu i s petrologickými charakteristikami vzorků. Dále děkuji Františku V. Holubovi za analýzy amfibolů a pyroxenů a za pomoc s optickou mikroskopií. Všem výše jmenovaným děkuji za pomoc při odběru vzorků. Také děkuji všem pracovníkům v Laboratořích geologických ústavů na Přírodovědecké fakultě univerzity Karlovy v Praze, v Centrálních laboratořích České geologické služby a v Institutu geologie na Akademii Věd v Praze za přípravu vzorků a výbrusů na analýzy a za provedení chemických analýz hlavních a stopových prvků. Františků Veselovskému děkuji za separace akcesorických minerálů. Zvláštní poděkování patří Wolfgangu Siebelovi z Univerzity v Tübingenu, který provedl stanovení stáří metodou Pb-evaporace jednotlivých zrn zirkonů a interpretoval získané výsledky. V neposlední řadě bych chtěla poděkovat Vratislavu Blechovi za interpretaci výsledků geofyzikálních měření, které přispěly k objasnění geologické pozice dioritických intruzí a okolních granitů na studovaných lokalitách. Práce byla finančně podpořena projekty Grantové agentury České republiky (projekty č. 205/02/0458, 205/05/0156) a Vědeckým projektem Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy České republiky (projekt č ). iii

5 Abstrakt Mafické a intermediální intruze běžně doprovázejí variské granitoidní plutony v Evropě. Jsou popsány na různých místech Iberského poloostrova, ve francouzském Centrálním masívu, ve Schwarzwaldu, v různých částech Českého masívu, v Rumunsku, Řecku, na Korsice a Sardinii. Zahrnují pestrou škálu hornin od křemenných gaber přes diority, granodiority až k monzonitům. Většinou tvoří drobná tělesa nebo žíly, v granodioritech a některých granitech se vyskytují jako mafické mikrogranulární enklávy (MME). Jsou charakteristické relativně vysokými obsahy litofilních prvků (Rb, Sr, Ba, Cs, LREE), zároveň mají i vyšší obsahy prvků kompatibilních (Ni, Cr, V a Co). Izotopické poměry 87 Sr/ 86 Sr se v jednotlivých oblastech příliš neliší, pohybují se okolo průměrného složení Země (0,704 0,708). Hodnoty εnd vykazují větší rozptyl, některé intruze mají více korové složení (až -8), jiné naopak mají tyto hodnoty pozitivní, což svědčí o příspěvku bazických magmat. Stáří dioritických intruzí jsou v jednotlivých oblastech odlišná, což ukazuje na vznik ve více magmatických pulsech. Nejstarší jsou ve francouzském Centrálním masívu ( Ma), naopak nejmladší jsou dokumentovány v Ibérii ( Ma). V Českém masívu jsou nejstarší ve středočeském plutonickém komplexu a v německém míšeňském plutonu, mladší jsou v krušnohorském batolitu. Zjištěná stáří zároveň odpovídají stáří granitů, s kterými se intruze vyskytují, což dokumentuje současnost mafických a kyselých magmat. Terénní pozorování, geochemické a izotopické charakteristiky a některé mikrostrukturální znaky horninotvorných minerálů naznačují, že dioritické intruze jsou hybridní horniny, které vznikly interakcí kyselého a bazického magmatu. Nejvýznamnějšími procesy byla frakcionovaná krystalizace následována nebo doprovázena mísením bazického a kyselého magmatu. Vzhledem k vysokým obsahům nekompatibilních prvků v dioritických intruzích a k jejich smíšeným izotopickým charakteristikám, musel být zdrojem bazického magmatu obohacený plášť. Výpočtem teoretického bazického magmatu vhodného pro vznik dioritických intruzí bylo zjištěno, že se jedná o magma blízké svým složením obohaceným gabrům nebo lamprofyrům, které se však vyskytují ve variské soustavě jen ve velmi malých objemech. V následujícím textu jsou dioritické intruze v krušnohorském batolitu porovnány s podobnými horninami v dalších částech Českého masívu a s mafickými a intermediálními intruzemi v evropských variscidách. iv

6 Summary Mafic and intermediate intrusions commonly accompany Variscan granitoid plutons in Europe. They are documented from different localities of Iberian Peninsula, from the French Massif Central, Schwarzwald, from different parts of the Bohemian Massif, in Romania, Greece, Corsica and Sardinia. They comprise wide petrographic varieties from quartz gabbros, diorites, granodiorites to monzonites. They usually constitute small bodies or veins, they often occur as mafic microgranular enclaves (MME) in granodiorites and in some granites. Dioritic intrusions are characterized by a relatively high amounts of lithophile elements (Rb, Sr, Ba, Cs, LREE), and they are simultaneously high in compatible elements (Ni, Cr, V a Co). Their isotopic ratios 87 Sr/ 86 Sr are in all compared locations similar and are close to the Bulk Earth ( ). εnd values show larger scatter, some intrusions have more crustal composition (to -8), on the other hand, another intrusions have εnd positive, that points to a contribution of basic magma. The age of dioritic intrusions differs according to individual locality suggesting more than one magmatic episode. The oldest occur in the French Massif Central ( Ma), whereas the youngest are documented in Iberia ( Ma). The oldest mafic intrusions in the Bohemian massif are in the Central Bohemian pluton and in the Meissen Massif (Germany), younger intrusions are in the Krušné hory batholit. Measured ages of dioritic intrusions respond to ages of granites, with them dioritic intrusions occur. This documents the contemporaneity of mafic and acid magmas. Field study, geochemical and isotopical properties and some microstructural features of rockforming minerals suggest that dioritic intrusions are hybrid rocks and originated by an interaction of acid and basic magma. The most important processes were fractional crystallization followed or accompanied by mixing of mafic and granitic magma. Pointing to the high amounts of incompatible elements in dioritic intrusions and to their mixed isotopic characteristics, the enriched mantle had to be the source of mafic magma. Calculation of the hypothetic mafic parental magma suitable for dioritic intrusions evolution showed, that the composition of such parental magma was close to the enriched gabbro or lamprophyre composition. However, lamprophyre magmas in the Variscan Europe are quite rare and only in small volumes. The text bellow compares dioritic intrusions in the Krušné hory batholit with the similar rocks in the Bohemian massif and with the mafic and intermediate intrusions in the European Variscides. v

7 Obsah Předmluva...2 Proč studovat bazické a intermediální intruze...2 Cíle práce...2 Kapitola 1. Úvod...5 Kapitola 2. Mafické intruze v evropských variscidách Variská orogeneze Variský magmatismus Mísení magmatu a frakcionovaná krystalizace Variské granitoidní plutony v Evropě Iberský masív (Španělsko, Portugalsko) Centrální masív (Francie) Oberkirchský pluton (Schwarzwald, Německo) Český masív (Česká republika, Polsko, Německo, Rakousko) Sichevita a Poniusca (getický příkrov, Rumunsko) Korsicko-sardinský batolit...23 Kapitola 3. Dioritic intrusions of the Slavkovský les (Kaiserwald), Western Bohemia: theirorigin and significance in late Variscan granitoid magmatism...25 Kapitola 4. Petrology, geochemistry and zircon age for redwitzite at Abertamy, NW Bohemian Massif (Czech Republic): tracing the mantle component in Late Variscan intrusions...46 Kapitola 5. Petrochemické srovnání redwitzitů SZ části českého masivu...70 Kapitola 6. Mafické intruze (redwitzity) Slavkovského lesa...74 Kapitola 7. Geochemické srovnání intruzí Hlavní prvky Stopové prvky a prvky vzácných zemin (REE) Iberský poloostrov Český masív Ostatní výskyty bazických a intermediálních intruzí v Evropě...89 Kapitola 8. Vznik a vývoj bazických a intermediálních intruzí...90 Kapitola 9. Závěr...95 Použitá literatura...95 Životopis Pavly Holečkové Publikace

8 Předmluva Předmluva Proč studovat bazické a intermediální intruze Mohutné variské intruze granitů jsou běžně doprovázeny bazickými až intermediálními horninami. Ty tvoří převážně drobná tělesa uvnitř plutonů nebo v jejich metasedimentárních obálkách. Bazické a intermediální intruze nesou více či méně zachované znaky původního bazického magmatu, z kterého vznikly. Porce bazického magmatu mohou být zachovány i jako mafické mikrogranulární enklávy (MME) vyskytující se převážně v granodioritech, tonalitech a některých vápenato-alkalických granitech. MME částečně nebo zcela ekvilibrují s hostující horninou a obvykle nesou smíšené charakteristiky mezi plášťovým a korovým magmatem. Tělesa bazických a intermediálních intruzí jsou dokumentována ze všech částí evropské variské soustavy i z variských intruzí v alpinsko-karpatských příkrovech. Dokumentuje to existenci metasomaticky obohaceného pláště pod Evropou v době formování variského orogenu. Vystupující magma bylo zdrojem materiálu a zároveň tepla, které přispělo k natavení korových hornin a vzniku granitických magmat. Vzájemná interakce současného bazického a kyselého magmatu dala vzniknout pestré škále hybridních hornin, které si částečně zachovaly znaky obou rodičovských magmat nebo jsou kompletně promíchány a mají vlastnosti mezi plášťovými a korovými horninami. Studium petrologie, mineralogie a geochemie variských bazických a intermediálních intruzí, určení jejich stáří a studium izotopů (především Sr a Nd) stejně jako terénní pozorování vedou k lepšímu pochopení geologického vývoje Evropy v době formování variského horstva. Všechna získaná data mohou sloužit jako podklady pro vytvoření různých modelů petrogenetických procesů jako mísení bazického a kyselého magmatu, frakcionované krystalizace nebo asimilace a frakcionované krystalizace, které mohou vést k pochopení vzniku a vývoje mafických intruzí. To může dále přispět k objasnění role bazických plášťových magmat při vzniku variských granitoidních plutonů. Cíle práce Práce je soustředěna na podrobné studium variských bazických a intermediálních intruzí na několika lokalitách v krušnohorském batolitu (Abertamy, Slavkovský les, okolí Mariánských Lázní). Přináší petrologické charakteristiky těchto hornin včetně studia v optickém mikroskopu, nové chemické analýzy hlavních prvků a většiny stopových prvků včetně prvků vzácných zemin. Součástí je i analýza chemického složení jednotlivých 2

9 Předmluva minerálů ve výbrusu pomocí elektronové mikrosondy. Metodou Pb-evaporace jednotlivých zrn zirkonů bylo stanoveno stáří vybraných vzorků mafických intruzí i asociovaných granitů. Práce sestavená ze čtyř článků a spojovacího textu je rozdělena do devíti kapitol. Kapitola 1 seznamuje se základní problematikou studia bazických a intermediálních variských intruzí. Stručně popisuje základní charakteristiku těchto hornin a uvádí přehled oblastí evropské variské soustavy, kde byly mafické intruze studovány. Zároveň představuje hlavní názory na vznik a vývoj variských mafických intruzí. Kapitola 2 seznamuje s výskyty bazických a intermediálních intruzí v evropských Variscidách. Stručně popisuje geologický vývoj Evropy a granitoidní magmatismus během variské orogeneze. Další část se věnuje charakterizaci hlavních petrogenetických procesů, které se podílely na vzniku mafických intruzí mísení bazického a kyselého magmatu a frakcionovaná krystalizace. Poslední část této kapitoly je věnována výskytům bazických a intermediálních intruzí v jednotlivých variských masívech. Kapitoly 3 6 představují dva články publikované v mezinárodních vědeckých časopisech (Chemie der Erde, International Journal of Earth Sciences) a dva články publikované ve Zprávách o výzkumech (vydávané Českou geologickou službou). Kapitoly 3 a 4 přinášejí petrologické a geochemické charakteristiky včetně stanovení stáří mafických intruzí na dvou lokalitách v krušnohorském batolitu Abertamy (Kapitola 3) a Slavkovský les (Kapitola 4). Ilustrovány jsou i modely možného vzniku těchto hornin. Články jsou doplněny o výsledky geofyzikálního studia. Články v kapitolách 5 a 6 přinášejí stručný popis mafických intruzí v severozápadní části Českého masívu, jejich vzájemné porovnání a modely jejich vzniku. Kapitola 7 srovnává studované mafické intruze v krušnohorském batolitu s podobnými intruzemi v ostatních částech Českého masívu a s různými lokalitami evropské variské soustavy z hlediska geochemického složení hlavní prvky, stopové prvky a prvky vzácných zemin. Kapitola 8 se věnuje popisu a demonstraci modelů míšení bazického a kyselého magmatu a frakcionované krystalizace a jejich vzájemné kombinace. Jedná se o dva hlavní procesy, které měly významný vliv na vznik variských mafických intruzí. Kapitola 9 stručně shrnuje výsledky získané studiem mafických intruzí v krušnohorském batolitu a závěry z porovnání jednotlivých lokalit. 3

10 Předmluva Hlavní cíle této práce mohou být shrnuty následovně: petrologické charakteristiky studovaných hornin, popis minerálů na základě studia v optickém mikroskopu chemické analýzy vzorků (hlavní a stopové prvky), chemické analýzy minerálů ve výbrusu stanovení stáří studovaných hornin geochemické modelování vzniku a vývoje mafických intruzí (míšení magmatu, frakcionovaná krystalizace) porovnání studovaných lokalit s podobnými horninami v Českém masívu i evropské variské soustavě 4

11 Úvod Kapitola 1. Úvod Mohutné granitoidní intruze v evropské variské soustavě jsou doprovázeny tělesy bazických až intermediálních hornin, většinou malých objemů. Byly popsány a detailně studovány zejména v různých částech Evropy Portugalsku (např. Dias a kol. 2002), Španělsku (Galán a kol. 1996; Pascual a kol. 2008; Villaseca a kol. 2009), ve francouzském Centrálním masívu (Shaw a kol. 1993), ve Schwarzwaldu (Altherr a kol. 1999), v Českém masívu (v české (např. Holub a kol. 1997a, b; Janoušek a kol. 2000a, b, 2004; Kováříková a kol. 2007, 2010), německé (Siebel 1993; Siebel a kol. 2003; Wenzel a kol. 1997), rakouské (Gerdes a kol. 2000) i polské části (např. Słaby a Götze 2004)), v Rumunsku (Duchesne a kol. 2008), Řecku (Katerinopoulos 2008), na Korsice (Ferré a Leake 2001) a Sardinii (Poli a Tommasini 1999). Mnohdy jsou označovány místními názvy redwitzity (Willman 1920), vaugnerity (Ferré a Leake 2001; López-Moro a López-Plaza 2004). Většinou se jedná o hrubozrnné až jemnozrnné, místy porfyrické horniny od křemenných gaber přes diority, granodiority až k monzonitům. Typickými tmavými minerály jsou amfibol a pyroxen. Z živců dominuje plagioklas (An 70 An 30 ), méně se vyskytuje K- živec, dále křemen, titanit, apatit a postmagmatické Ca-Al minerály jako uralit a chlorit (Freiberger a kol. 2001). Častou akcesorií je zirkon a ilmenit, méně se objevuje allanit. Oproti asociovaným granitům mají nízké SiO 2, nižší A/CNK a vysoké obsahy TiO 2. Mají také zvýšené obsahy nekompatibilních stopových prvků blízké korovým horninám. I hodnoty poměrů Sr a Nd izotopů jsou podobné korovým a blízké celkovému složení Země (εnd 325 Ma = +1 až -4 a ( 87 Sr/ 86 Sr) 325 Ma = 0,706 0,708; Siebel a kol. 2003). To může indikovat jako možný zdroj magmatu heterogenní obohacený plášť, který byl dále modifikován procesy AFC (asimilace a frakcionované krystalizace), různým stupněm frakcionované krystalizace a/nebo mísením s granitickým magmatem. Často jsou tyto horniny považovány za bazické prekurzory variských granitů, přestože intruze granitů jsou v rozmezí chyb geochronologických metod s nimi současné. Stáří vmístění dioritických intruzí bývá datováno mezi Ma (Dörr a kol. 1998; Siebel a kol. 2003; Kováříková a kol. 2007), ale v některých oblastech se objevují i starší intruze (Holub a kol. 1997a; Janoušek a kol. 2004). Variské (gabro)dioritické až granodioritické horniny se vyskytují převážně uvnitř plutonických granitických těles, místy se dioritické intruze nacházejí v metasedimentárních pláštích variských granitů. V granodioritech nebo vápenato-alkalických monzogranitech se často vyskytují mafické mikrogranulární enklávy (MME), které mají převážně dioritické složení. MME mohou představovat: a) výsledky mísení/míchání mafického a kyselého 5

12 Úvod magmatu (Vernon 1983, 1984, 1991; Reid a kol. 1983; Didier, 1987; Huppert and Sparks, 1988), b) restity (White and Chappell 1977; Chen a kol. 1989; White a kol. 1999), c) hybridizovaná mafická magmata (Vernon 1983, 1984; Reid a kol. 1983; Huppert and Sparks 1988; Castro a kol. 1991; Moreno-Ventas a kol. 1995; Zorpi a kol. 1989; Silva a kol. 2000; Janoušek a kol. 2004), d) rané segregace a akumulace (Fershtater and Borodina 1977, 1991; Phillips a kol. 1981; Dahlquist 2002), nebo e) rozpouštění enkláv ve vystupujícím magmatu (Allen 1991; Elburg 1996; García-Moreno a kol. 2006). MME a dioritické intruze jsou často považovány za důkaz hybridního původu a odraz procesu mísení (Castro 1990). Přísun plášťového magmatu nemusel být jen zdrojovým materiálem pro vznik hybridních hornin či MME, ale mohl také být zdrojem tepla pro natavení korových hornin, což vedlo ke vzniku kyselých granitických magmat. Geochemické vlastnosti mafických a intermediálních intruzí včetně MME naznačují, že bazické magma podílející se na jejich vzniku pocházelo z metasomaticky obohaceného pláště. Obohacené plášťové domény jsou dokumentovány z různých částí iberského masívu (Moreno-Ventas a kol. 1995; Galán a kol. 1996), ve francouzském Centrálním masívu (Downes a Duthou 1988; Pin a Duthou 1990; Shaw a kol. 1993), ve Schwarzwaldu (Altherr a kol. 1999) a v Českém masívu (Janoušek a kol. 1995, 2000a; Gerdes a kol. 1998). Wenzel a kol. (1997) a Janoušek a kol. (2000b) interpretují vznik draslíkem bohatých intruzí ve středočeském plutonickém komplexu jako důsledek obohacení plášťového magmatu nekompatibilními prvky přísunem volatilií spojeným se subdukcí. Studium terénních vztahů, petrologie, mineralogie a geochemie ukazuje, že mísení bazického a kyselého magmatu je významným procesem pro vznik vápenato-alkalických granitoidů po celém světě. Tento proces je doprovázen a ovlivňován řadou dalších petrogenetických pochodů různého významu. Tento text shrnuje závěry několikaletého studia dioritických intruzí z různých lokalit v krušnohorském batolitu Abertam, Slavkovského lesa a okolí Mariánských Lázní. Výsledky jsou porovnány s interpretacemi studia podobných hornin z evropských variscid. Dále je zde rozveden možný model mísení a frakcionované krystalizace, tedy procesů, které se mohly podílet na vzniku a vývoji těchto hornin. 6

13 Kapitola 2. Mafické intruze v evropských variscidách Kapitola 2. Mafické intruze v evropských variscidách 2.1 Variská orogeneze Variská orogeneze je hlavní tektonicko-metamorfní a magmatickou událostí ve střední, západní a jihovýchodní Evropě koncem spodního a v průběhu svrchního paleozoika. Je výsledkem závěru kolize okraje Gondwany a z ní odvozených mikrobloků se severní Laurussií. Subdukční procesy probíhaly od devonu až do spodního karbonu. Kompresní tektonika však přetrvávala až do spodního permu (Weil a kol. 2001) a byla doprovázena synaž post- tektonickými intruzemi granitoidů a duktilní a křehkou tektonikou. Vzájemná kolize armorických mikrokontinentů a jejich připojení k Avalonii a brunovistuliku vytvořilo charakteristickou vějířovitou zonální stavbu variského orogenu (Ziegler 1990). Proces orogeneze kontrolovaly tři hlavní sutury: 1) gföhlská (jejím ekvivalentem v centrálním francouzském masívu je jihobretaňská sutura a na Iberském poloostrově předpokládaná galicijská sutura), 2) tepelská a 3) rheická (Franke 1989). Nejdříve se zavřela gföhlská sutura mezi moldanubikem a tepelsko-barrandienským blokem. Subdukcí se metamorfované prekambrické a spodnopaleozoické horniny podsouvaly směrem k severu. Pochod byl doprovázen mocnými intruzemi granitoidů. Tepelská sutura (hranice tepelskobarrandienského bloku a saxothuringika) se uzavřela během devonu. Oceánské horniny a horniny kontinentálních okrajů byly vysunuty k SZ a tlačeny na sasko-durynský autochton. V nadloží tepelsko-barrandienské oblasti se vytvořila prográdní metamorfní zonálnost a magmatický oblouk reprezentovaný vápenato-alkalickými granitoidy. Rheická sutura se uzavřela v devonu. Je typická alkalicko-vápenatým vulkanismem a magmatismem a střednětlakou, nízkoteplotní metamorfózou v oblasti severní fylitové zóny. Následně v místě staré rheické sutury vznikl Rhenohercynský oceán (spodní až středí devon). Jeho otevírání vedlo k výstupu mafických a bimodálních magmat. Následná subdukce a uzavírání Rhenohercynského oceánu (svrchní devon spodní karbon) suvisela s výstupem magmatitů typu aktivních kontinentálních okrajů. Devonsko-karbonské komplexy byly nasunuty k SZ na avalonské předpolí, byly silně deformovány okraje saxothuringika a začaly se vytvářet synorogenní flyšové sedimenty (McCann ed a citace v této knize). Posttektonické plutonické a vulkanické horniny (svrchní karbon spodní perm) kyselého až intermediálního složení dokumentují rozsáhlou extenzi celé Evropy a kolaps variského orogenu (Timmerman 2008). Na zvrásněný variský podklad diskordantně transgredovaly sedimenty svrchního permu a následně platformní sedimenty mezozoického až kenozoického stáří. Dnešní erozivní řez 7

14 Kapitola 2. Mafické intruze v evropských variscidách variscid je především výsledkem výzdvihu variských ker během alpínské orogeneze v průběhu mezozoika až kenozoika. Silně denudované zbytky variského horstva můžeme sledovat od Maroka a Iberského poloostrova na JZ a od jižního Irska a jižní Anglie přes západní Evropu až do střední Evropy, kde se na J a JV noří pod okraj mladšího alpinskokarpatského orogenu (Obr. 1). Obr. 1 Variské geotektonické zóny (podle Kachlíka 2003): 1 moldanubická zóna (na povrch vystupující masívy označeny zkratkami: MO - moldanubikum a jemu metamorfně odpovídající jednotky v Českém masívu (ČM), CFM - Centrální francouzský masív, GK- galicijsko-kastilská oblast, AM - Armorický masív); 2 sasko-durynská oblast (O - Odenwald, S - Spessart, OM - Ossa Morena); 3 rhenohercynská zóna (H - Harz, RBP - Rýnské břidličné pohoří, BRM - Brabantský masív, C - Cornwall, JPZ - jihoportugalská zóna); 4 asturská zóna; 5 kantabrijská zóna; 6 tepelskobarrandienská oblast a severoarmorická oblast; 7 moravosilesikum; 8 variská předhlubeň; 9 alpinská předhlubeň; 10 východoevropská platforma; 11 africká platforma; 12 tektonické hranice jednotlivých zón evropských variscid (nerozlišené) a tektonický okraj východoevropské platformy - TL (Tornquistova linie); 13 tektonické hranice prvního řádu: čela alpinské a variské deformační fronty, významné kaledonské sutury: TS sutura po kaledonském uzavření Tornquistova moře; IS - sutura po kaledonském uzavření oceánu Iapetus; samostatné jednotky připojené k východoevropské platformě během staršího paleozoika, MPM - Malopolský masív, BV - Brunovistulikum. 8

15 Kapitola 2. Mafické intruze v evropských variscidách Tradičně jsou variscidy v Evropě členěny do jednotlivých geotektonických zón (Kossmat 1927). Směrem od J k S se jedná o zónu kantábrijskou, asturskou, které jsou patrné jen v JZ Evropě a dále zónu moldanubickou, sasko-durynskou, rheno-hercynskou a variskou předhlubeň, které jsou sledovatelné přes celý pás evropských variscid (např. Mísař a kol. 1983; Dallmeyer a kol. 1995; Cháb a kol. 2008; Obr. 1). Moldanubická zóna (moldanubická část Českého masívu, Schwarzwald, Vogézy, francouzský Centrální masív) se vyznačuje vysokým stupněm metamorfózy a přítomností vysokotlakých-vysokoteplotních hornin. Variské vrásnění se tu projevovalo již od konce středního devonu a došlo ke značným zdvihům, o čemž svědčí obnažené hluboké partie (Scheuvens a Zulauf 2000). K moldanubické zóně bývá přiřazována i tepelsko-barrandienská oblast, která se však zásadně liší mnohem slabší variskou deformací a nedostatkem variské metamorfózy. Proto této oblasti, i díky jedinečnému vývoji staršího paleozoika, patří v rámci variscid samostatné postavení (Chlupáč a kol. 2002). V severnější sasko-durynské zóně (severní část Českého masívu) došlo k hlavnímu vrásnění během spodního karbonu. Silně metamorfované horninové komplexy přecházejí do nemetamorfovaných. Součástí zóny je i granulitový komplex saského Granulitového pohoří a další drobná tělesa granulitů. Devonsko-karbonská extenze v této oblasti je ve svrchním karbonu až permu doprovázena intruzemi granitoidů. Rheno-hercynská zóna (Rýnské břidličné pohoří, Harz, kulm moravsko-slezské oblasti) představuje devonsko-karbonský akreční komplex vysunutý z původní rhenohercynské sutury. Hlavní projevy variské orogeneze zde probíhaly v karbonu, vyznačuje se slabou nebo žádnou metamorfózou a méně intenzívním vulkanismem (např. Chlupáč a kol. 2002; Kachlík 2003). Zcela specifickou stavbu má Iberský poloostrov, který tvoří půloblouk označovaný jako asturský. Prekambrický neoproterozoický podklad a paleozoické horniny iberského poloostrova jsou tradičně děleny do pěti zón podle sedimentárních sledů. Jádro tvoří kantábrijská zóna, která představuje původní pobřeží Gondwany. Dále následují zóny západoastursko-leonská, centrální iberská, galicijsko-kastilská a zóna Ossa Morena, které si zachovaly více či méně platformní stratigrafii (např. Quesada 1990; Martínez Catalán a kol. 1999; Robardet 2002). Následuje jihoportugalská zóna a sled je zakončen variskou předhlubní. Hranice mezi těmito zónami tvoří hlavní variská stlačení a reverzní zlomy, případně oceánské sutury. 9

16 Kapitola 2. Mafické intruze v evropských variscidách 2.2. Variský magmatismus Variscidy jsou charakteristické vmístěním velkých objemů převážně granitoidních magmat různého složení. Výskyty od gaber přes diority, tonality a granodiority až po granity ukazují na účast různých zdrojů a/nebo různé procesy tavení a krystalizace během jejich vývoje. Zjištěná stáří ukazují, že se jednalo o intruze ve více pulsech, které byly odděleny periodami bez magmatismu. Granitoidní magmata vznikala tavením korových hornin v důsledku přívodu tepla. Principielně je možné rozlišit 4 základní zdroje (Gerdes a kol. 1998; Henk a kol. 2000): 1) radiogenní produkce z rozpadu U, Th a K ve ztenčující se kůře, 2) advekce tepla při zaboření a exhumaci hluboce pohřbených hornin, 3) advekce tepla z plášťové mafické intruze a 4) kondukce tepla z pláště teplejšího než je běžný plášť. Geochemická i izotopická data ukazují převážně na krustální původ granitických magmat (Michard-Vitrac a kol. 1980; Fourcade a Allègre 1981; Ibarguchi a kol. 1984, Bernard-Griffiths a kol. 1985; Wickham 1987; Pin and Duthou 1990). Přestože korová magmata dominovala, předpokládá se, že významnou roli hrál přínos plášťového magmatu jako zdroje tepla a/nebo materiálu (Ben Othman a kol. 1984; Cocherie a kol. 1984; Fourcade a Javoy 1991). Vápenato-alkalické a subalkalické série granitoidů jsou často doprovázeny drobnými bazickými až intermediálními tělesy nebo obsahují četné mikrogranulární mafické enklávy (MME; Didier a kol. 1982; Duthou a kol. 1984; Zorpi a kol. 1991; Moreno-Ventas a kol. 1995). Obecně jsou dioritické intruze a MME považovány za pozůstatky plášťové komponenty, která se podílela na vzniku granitoidů (Dias a kol. 2002). Bohužel si málokdy kompletně zachovají svůj původní primitivní charakter. Velký rozdíl v objemu granitických a mafických hornin naznačuje jen omezený příspěvek plášťového magmatu. Lokální výskyt draslíkem bohatých mafických magmat, která reagovala s korovými magmaty, byl dokumentován z řady míst variských orogenů (Holub 1997; Gerdes a kol. 2000). Různorodé mafické horniny odvozené z obohaceného pláště s izotopickým složením blízkým kůře jsou charakteristickým znakem variského magmatismu (Cocherie a kol. 1994; Holub 1997; Wenzel a kol. 1997, Bea a kol. 1999) Mísení magmatu a frakcionovaná krystalizace Pro většinu granitoidních plutonů jsou charakteristické nehomogenity v jejich složení a to v různém měřítku. V mikroměřítku se jedná o zonalitu krystalů, ve větším měřítku o mafické uzavřeniny, šlíry, xenolity, MME, seskupení enkláv nebo žíly. V makroměřítku se v samotném plutonu mohou vytvořit zóny odlišného petrologického složení. To vše může být 10

17 Kapitola 2. Mafické intruze v evropských variscidách výsledkem frakcionované krystalizace, pohlcení zbytkového materiálu, kontaminací nebo asimilací okolních hornin, vícenásobnými intruzemi chemicky odlišných magmat, částečným mícháním nebo úplným mísením látkově odlišných magmat stejně jako pozdní difůze a rekrystalizace (Altherr a kol. 1999). Vznik složených plutonů je často spojen s interakcí mafického a kyselého magmatu. Účinnost a prostorový dosah teplotních, mechanických a chemických interakcí koexistujících magmat závisí na jejich fyzikálních a chemických vlastnostech, objemu a dynamice magmatického systému (např. Zorpi a kol. 1989; Poli a Tommasini 1991; Barbarin a Didier 1992; Van der Laan a Wyllie 1993; Petford a kol. 1996). Hybridizační procesy mezi koexistujícím mafických a kyselým magmatem jsou často využívány k vysvětlení terénních, petrografických, geochemických a izotopických znaků granodioritů a monzogranitů v evropských variscidách. Geochemické variace však nemusí vždy vypovídat o mísení magmatu. Lineární trendy v Harkerových diagramech mohou být vysvětleny i jinými petrogenetickými procesy (např. frakcionovaná krystalizace a asimilace; DePaolo 1981; Chappell a kol. 1987; Wall a kol. 1987; Albarède 1995). Ani izotopové systémy Sr-Nd nemusí vždy dokazovat mísení. Může jít o vícestupňový proces, izotopické poměry zdrojů nemusí být dostatečně odlišné nebo MME mohou částečně ekvilibrovat s okolním magmatem (Pin a kol. 1990; Holden a kol. 1991; Elburg 1996; Waight a kol. 2000). Proto je vždy nutné studovat vše komplexně terénní vztahy, strukturní znaky minerálů i geochemické a izotopické charakteristiky (Vernon 1990, 1991; Hibbard 1991, 1995; Elburg a kol. 1995). Mísení magmatu se může pohybovat v rozmezí od prostého promíchání (= mingling), kdy si původní komponenty zachovávají většinu svých znaků, až po kompletní a homogenní promísení (= mixing), kdy vlastnosti jednotlivých rodičovských magmat nejsou patrny. Mísení probíhá v různých fázích vývoje magmatu od počáteční intruze mafického až intermediálního magmatu do felsického magmatu až po výstup a finální vmístění plutonu. Velké rozdíly v chemismu a teplotách tuhnutí obou magmat vedou k nerovnováze a zachování reakčních znaků (D Lemos 1996). Prosté binární mísení kyselého a bazického magmatu je možné vyjádřit jednoduchou rovnicí (Langmuir a kol. 1978; Fourcade and Allègre 1981): C m = X a * C a + (1 X a ) * C b, (1) 11

18 Kapitola 2. Mafické intruze v evropských variscidách kde C a je hmotnostní koncentrace prvku v kyselém magmatu, C b je hmotnostní koncentrace prvku v bazickém magmatu, C m je výsledná hmotnostní koncentrace prvku v hybridní hornině a X a je podíl kyselého magmatu účastnícího se mísení. V případě, že některý z koncových členů není známý (většinou ten bazický), je možné použít opačný výpočet, kdy se za C m dosadí reálná hybridní hornina (např. diorit, granodiorit). Dále se k výpočtu použije jeden krajní člen mísící se řady (např. granit ze stejné lokality). Tím je možné spočítat složení teoretického mafického členu, který se účastní hybridizace, za předpokladu, že je známo (nebo alespoň přibližně odhadováno) množství přítomného kyselého magmatu. Frakcionovaná krystalizace je významným procesem ve vývoji magmat, kdy dochází ke krystalizaci jednotlivých minerálů a jejich následnému oddělení. Kontroluje distribuci hlavních a především stopových prvků ve vyvíjejícím se magmatu. Tím se mění chemické složení zdrojového magmatu tavenina se relativně obohacuje nekompatibilními prvky. V Harkerových diagramech se může frakcionovaná krystalizace projevit podobnými trendy jako mísení mafického a kyselého magmatu. Vodítkem k frakcionované krystalizaci může být inflexe v trendu v geochemickém grafu, která naznačuje změnu v krystalizujících minerálech. Cox a kol. (1979) popisují extrakční výpočet, kterým je možné odlišit mísení magmatu a frakcionovanou krystalizaci. Výpočet vychází z průměrného složení krystalizujících minerálů a změny chemického složení magmatu. Obvykle však probíhá krystalizace více minerálů zároveň a je potřeba použít komplexnější výpočet nebo počítačové programy modelující frakcionovanou krystalizaci (např. IgPet, FC-Modeler Keskin 2002 (použit v této práci)). Pro modelování frakcionované krystalizace hlavních prvků je vhodná aproximace metodou nejmenších čtverců (Bryan a kol. 1969). Frakcionovanou krystalizaci stopových prvků nejlépe popisuje Rayleighův zákon: C L C 0 = F D 1, (2) kde C L je hmotnostní koncentrace stopového prvku v tavenině, C 0 je hmotnostní koncentrace stopového prvku v rodičovském magmatu, F je množství zbývajícího magmatu a D je celkový distribuční koeficient. Hodnota D je pro daný prvek spočtena z distribučních koeficientů (K d ) jednotlivých účastnících se minerálů a vážená podle jejich vzájemné proporce. 12

19 Kapitola 2. Mafické intruze v evropských variscidách 2.4. Variské granitoidní plutony v Evropě Iberský masív (Španělsko, Portugalsko) Iberský masív je největší variský výchoz v Evropě a je charakteristický hojností granitických plutonů. Dobré odkrytí umožňuje studovat procesy vmístění granitických těles i různé procesy jejich magmatické diferenciace hybridizaci, mísení dvou magmat, frakcionaci, nebo asimilaci. Řada autorů (např. Galán a kol. 1996; Villaseca a kol. 2009; Fernández- Suárez a kol. 2011) přináší geochemické a izotopické charakteristiky mafických hornin i granitů, stejně jako podrobné studium mikrostrukturálních znaků horninotvorných minerálů a určení stáří různými metodami. Granitoidy v iberském variském pásu vznikly jako post-tektonické po hlavní variské deformaci. Jsou zastoupeny převážně vápenato-alkalickými granodiority a monzogranity s podřadným množstvím mafických hornin (Villaseca a kol. 2009). Krystalizační stáří těchto granitoidů se pohybují mezi Ma (Dias a kol. 1998; Fernández-Suárez a kol. 2000), což zahrnuje více pulsů variského magmatismu od raného až po pozdní. Nejvíce granitoidních plutonů se nachází ve vnitřních variských zónách iberského masívu centrální iberské a astursko-leonské, menší tělesa tonalitů v asociaci s gabry až granity jsou v zóně Ossa Morena při hranici s centrální iberskou zónou. Z řady míst Iberského masívu jsou popsány bazické a intermediální horniny (diority, gabra a Q-diority), které se vyskytují jako malé plutony a nepropojená tělesa. Nacházejí se s kontaktními aureolami v metamorfovaných horninách nebo jako drobná tělesa v granitech a granodioritech (Galán a kol. 1996; Villaseca a kol. 2009; Fernández-Suárez a kol. 2011). Běžným znakem monzogranitů a tomalitů až křemenných dioritů iberského masívu je výskyt MME, které odpovídají amfibol-biotitickým tonalitům a křemenným dioritům (Galán a kol. 1996; Pascual a kol. 2008; Villaseca a kol. 2009; Fernández-Suárez a kol. 2011). Některé izotopicky ekvilibrovaly s hostujícími granity (Stephens a kol. 1991), jiné (především ty větší) si částečně zachovaly původní izotopické složení (Moreno-Ventas a kol. 1995; Pinarelli a Rottura 1995). Granitoidy centrální iberské zóny se dělí do dvou skupin: 1) starší vápenato-alkalické granodiority až monzogranity ( Ma) a 2) mladší subalkalické granodiority až monzogranity ( ; Dias a kol. 1998, 2002). V asociaci s granitickými plutony jsou gabroidní až granodioritická drobná tělesa, hojný je také výskyt MME. Granitoidní i bazické horniny vykazují petrologické, geochemické i izotopické znaky interakce mafických a kyselých magmat (Dias a kol. 2002). Největším tělesem je španělský centrální masív, který je tvořen více než sto intruzivními jednotkami, většinou monzogranity v rozsahu Ma 13

20 Kapitola 2. Mafické intruze v evropských variscidách (Villaseca a kol. 2004). Jsou doprovázeny intruzemi vápenato-alkalických gabroidů až křemenných dioritů, které jsou datované jako současné s granity ( Ma; Bea a kol. 1999, 2003). Gabra masívu Gredos mají zvýšené obsahy nekompatibilních prvků a izotopické složení blízké korovým horninám. To se vysvětluje recyklací korového materiálu v plášti (Bea a kol. 1999; Villaseca a kol. 2004). Bea a kol. (1999) označují objemově nevýznamná tělesa mafických až ultramafických vápenato-alkalických hornin jako mafické prekurzory a předpokládají, že raná mafická hybridní magmata vznikala v malých dávkách během hlavní deformační fáze nebo částečně po ní, pravděpodobně parciálním tavením směsi plášťového magmatu a biotitem bohaté korové horniny v poměru 8:2. Tento proces probíhal na hranici kůra plášť. Granity ( Ma) potom vznikly tavením obohacených korových hornin (Bea a kol. 1999). To vypovídá o systematické interakci mezi kontinentální kůrou a svrchním pláštěm během variské orogeneze. Předpokládá se, že geochemické a izotopické charakteristiky mafických intruzí jsou produktem materiálu pocházejícího z obohaceného pláště, což naznačuje existenci sub-iberského obohaceného pláště v době formování variscid (Dias a kol. 2002). López-Moro a López-Plaza (2004) popisují v centrální iberské zóně draslíkem bohatá monzogabra až křemenné monzonity, které jsou jinak v iberském masívu vzácné. Při vzniku monzonitických sérií přikládají hlavní význam frakcionované krystalizaci. Mísení magmatu považují za méně podstatný proces. Jako důkaz slouží geochemické trendy stopových prvků s inflexí ve sklonu v binárních grafech, což vede k posunu složení residuálního magmatu. Na podstatnou roli frakcionované krystalizace ukazují také korodovaná jádra plagioklasů, jejichž množství se snižuje s rostoucím obsahem Si. V zóně Ossa Morena se při hranici s centrální iberskou zónou vyskytují drobná tělesa tonalitů v asociaci s gabroidy až granodiority (Moita a kol. 2005). Jejich vlastnosti mohou být vysvětleny různým stupněm asimilace a frakcionované krystalizace z bazického magmatu následované mísením a izotopickou homogenizací. Galán a kol. (1996) popisují možný způsob vzniku vápenato-alkalických granitoidů asociovaných s mafickými až ultramafickými horninami v masívu Vivero (astursko-leonská zóna): nejdříve došlo k intruzi bazických až intermediálních magmat do střední kůry. Krátce na to následoval přínos granitoidního magmatu do mafického magmatického krbu, jak naznačuje postupný vývoj od tonalitů ke granitům. Všechny tyto horniny nesou znaky asimilace a frakcionované krystalizace v hlubších partiích kůry. Intruze masívu Vivero je datována okolo 330 Ma (Galán a kol. 1996). 14

21 Kapitola 2. Mafické intruze v evropských variscidách Sr-Nd izotopická data hornin iberského masívu mají velký rozsah, což je dáno výskytem celé řady kyselých až bazických hornin. V centrálním španělském plutonu (centrální iberská zóna) rozlišují Villaseca a kol. (2004) dvě skupiny granitů, které se výrazně liší svým izotopickým složením: GNP granity s nižšími iniciálními poměry 87 Sr/ 86 Sr v rozsahu mezi 0,7024 a 0,7086 a vysokými hodnotami εnd od -0,1 do -5,2 a SCS granity s vyššími poměry 87 Sr/ 86 Sr (0,7036 0,7152) a nízkými hodnotami εnd ( -4,2 až -6,6), což jsou hodnoty podobné granitům z dalších částí Ibérie. Naopak gabroidní horniny dokumentují svůj plášťový původ hodnotami izotopických poměrů blízkých průměrnému složení Země ( 87 Sr/ 86 Sr = 0,7045 0,7065, εnd = +0,6 až -2,6; Villaseca a kol. 2004). Podobné hodnoty, jen s větším rozpětím, pro gabra ze stejné oblasti získali i Orejana a kol. (2009) 87 Sr/ 86 Sr = 0,7041 0,7068, εnd = +3,1 ž a -4,4. Tyto hodnoty spolu dobře korelují a sledují tzv. plášťový trend od mírně obohacených hornin k mírně ochuzeným. Galán a kol. (1996) uvádějí Sr-Nd izotopická data pro mafické až ultramafické série z masívu Vivero v astursko-leonské zóně na severozápadu Španělska. Hodnoty v grafu izotopických poměrů Sr a Nd ultramafických a mafických hornin i MME a jejich hostujících tonalitů sledují společný trend ( 87 Sr/ 86 Sr = 0,7059 0,7064, εnd = -2,3 až -1,3), odpovídají tak více vyvinutým variským gabrům. Některé vzorky však ukazují více krustální charakter ( 87 Sr/ 86 Sr = 0,7065 0,7080, εnd = -3,5 až -2,9; Galán a kol. 1996). Tito autoři zároveň rozlišují dva typy tonalitů jeden s primitivnějším poměrem izotopů ( 87 Sr/ 86 Sr = 0,7061 0,7063, εnd = -2,0 až -1,9), který současně hojně obsahuje MME, a jeden s více krustálním složením ( 87 Sr/ 86 Sr = 0,7073 0,7077, εnd = -3,3 až -4,3). Nejvíce obohacené složení mají monzonitické granity ( 87 Sr/ 86 Sr = 0,7078 0,7082, εnd = -6,0 až -5,9; Galán a kol. 1996) Centrální masív (Francie) Francouzský Centrální masív odkrývá orogenní kůru, ve vnitřní zóně francouzského variského pásu, tvořenou pozdně neoproterozoickými až permskými metamorfovanými jednotkami (Pin a Peucat 1986). Na základě litologie, struktury a metamorfního vývoje je v něm možné rozlišit tři základní krystalinické jednotky, které jsou oddělené hlavními zlomy (Burg and Matte 1978; Ledru a kol. 1994a,b). Intruzivní magmatismus francouzského Centrálního masívu představují převážně granodiority, monzogranity a leukogranity, u kterých se většinou předpokládá krustální původ díky ztenčování kůry během variské orogeneze (Downes a Duthou 1988; Pin a Duthou 1990; Turpin a kol. 1990). Na západním okraji masívu se nachází dlouhý pás drobných intruzí křemenných dioritů (tzv. limoussinský tonalitický pás, svrchní devon spodní karbon), 15

22 Kapitola 2. Mafické intruze v evropských variscidách které představují nejprimitivnější fázi variského magmatismu (Shaw a kol. 1993). Ve srovnání s ostatními francouzskými variskými granitoidy se vyznačují nízkým obsahem SiO 2 (53 68 hm. %), přítomností hornblendu (Shaw a kol. 1993) a vyšším stářím (Duthou 1978; Duthou a kol. 1984). Určení stáří křemenných dioritů limoussinského tonalitického pásu se ukázalo jako problematické. Měly by být mladší než metamorfóza v oblasti, ale starší než žíly monzogranitů (346 Ma), které je protínají (Shaw a kol. 1993). U-Pb stáří zirkonů i monazitů se vyznačuje velkým rozptylem hodnot od 363 do 348 Ma (Bernard-Grifith a kol. 1985). Metody K-Ar a Rb-Sr dávají stáří výrazně nižší (okolo 325 Ma; Duthou 1978), což může ukazovat na velmi pomalé chladnutí až na blokující teploty těchto prvků nebo částečnou izotopickou reekvilibraci. Novější měření U-Pb metodou na zirkonech přinášejí Pin a Paquette (2002), kteří stanovili stáří křemenných dioritů mezi Ma, což odpovídá nejstarším datům předchozích měření. Izotopické charakteristiky křemenných dioritů limoussinského tonalitického pásu jsou podobné ostatním mafickým intruzím ve variské Evropě a jsou blízké celkovému složení Země. Iniciální poměry 87 Sr/ 86 Sr (360 Ma) = 0, ,70591 a hodnoty εnd (360 Ma) se pohybují v rozmezí -0,7 až +1,8 (Shaw a kol. 1993). Podobně nízké iniciální poměry 87 Sr/ 86 Sr (0,7041 0,7057) a zároveň pozitivní hodnoty εnd (+1,5 až +5,0) zjistili u dioritů ze severní části masívu Pin a Paquette (2002), což je podle nich podobné magmatům vznikajícím na aktivních kontinentálních okrajích a naznačují, že ve svrchním devonu došlo v severní části francouzského centrálního masívu k subdukci oceánské kůry Oberkirchský pluton (Schwarzwald, Německo) Oberkirchský pluton se nachází v moldanubické zóně. Je tvořen převážně středně zrnitými biotitickými granity, které intrudovaly do silně metamorfovaných hornin Schwarzwaldu. V plutonu se hojně vyskytují MME převážně dioritického až tonalitického složení a mají jemnozrnnou doleritickou strukturu (Altherr a kol. 1999). V severní části plutonu se navíc vyskytují dioritické žíly, jejichž složení a textury jsou shodné s MME. Otto (1974) předpokládal, že MME jsou výsledkem pulsů dioritického magmatu, které intrudovalo do krystalizujících granitů. V závislosti na velikosti porce taveniny a na stupni krystalizace granitů docházelo k mísení magmat do různých stupňů, což vedlo ke vzniku tonalitických až granodioritických okrajů větších MME nebo samostatných malých tonalitických MME. Analyzované vzorky granitů vykazují veliké rozpětí hodnot hlavních i stopových prvků, které nemohou být vysvětleny pouze jedním jednoduchým procesem jako je frakcionovaná 16

23 Kapitola 2. Mafické intruze v evropských variscidách krystalizace nebo mísení magmatu. Petrogenetický vývoj mohly ovlivnit další procesy jako parciální tavení heterogenního zdroje, vícenásobná intruze látkově odlišných magmat, nebo asimilace a frakcionovaná krystalizace modifikující magmata derivovaná z pláště (Altherr a kol. 1999). Stanovení izotopických poměrů Sr a Nd pro MME i granity bylo přepočteno na 325 Ma, což je stáří odpovídající Rb-Sr a K-Ar metodám na biotitech. Hodnoty ukazují velký rozsah: 87 Sr/ 86 Sr = 0, ,71058, εnd = -1,2 až -6,8 (Altherr a kol. 1999). Nízké hodnoty εnd a vysoké poměry 87 Sr/ 86 Sr naznačují spíše čistě krustální původ než příspěvek mafického magmatu (Altherr a kol. 1999) Český masív (Česká republika, Polsko, Německo, Rakousko) Český masív je největším variským zbytkem ve střední Evropě. Je rozčleněn do několika oblastí (moldanubická, tepelsko-barrandienská, sasko-durynská, západosudetská a moravsko-slezská) odlišných svou litologií i metamorfním vývojem (Chlupáč a kol. 2002). Je prostoupen řadou granitoidních plutonů. Nejvíce se jich nachází v moldanubické oblasti a na jejím kontaktu s tepelsko-barrandienskou oblastí (středočeský plutonický komplex, moldanubický pluton, třebíčský masív), méně se vyskytují v sasko-durynské (krušnohorský batolit, smrčinský pluton) a západosudetské (krkonošsko-jizerský pluton) oblasti a také v tepelsko-barrandienské oblasti (borský masív, železnohorský pluton). Výzkumem variských granitoidů a mafických a intermediálních intruzí v Českém masívu se v posledních letech zabývá celá řada českých (např. Janoušek a kol. 2000a, b; Kováříková a kol. 2007, 2010 a citace uvedené v těchto pracích) i zahraničních autorů (např. Siebel a kol. 1995; Wenzel a kol. 1997; Słaby 2002). Popisují drobná tělesa bazických až intermediálních hornin a častý výskyt MME v granitech a granodioritech podobně jako v ostatních granitoidních plutonech variské Evropy. Krkonošský pluton Krkonošský pluton je součástí západosudetské oblasti v sasko-durynské zóně evropských variscid. Je tvořen různými litologiemi: porfyrickými biotitickými granity a stejnozrnnými granity, hybridními křemennými diority a granodiority, MME a synplutonickými i mladšími lamprofyrovýni až granodioritovými žílami (Barbarin 2005). Intruze krkonošského plutonu je datována v intervalu Ma (Marheine a kol. 1999). Stejnozrnné granity nejsou kontaminovány mafickým magmatem, ale všechny ostatní granitoidy jsou ovlivněné mísením mafického (lamprofyry) a kyselého magmatu (porfyrické 17

24 Kapitola 2. Mafické intruze v evropských variscidách granity; Słaby a Martin 2008). Słaby a Martin 2008 předpokládají, že zde vystupoval velký objem mafického magmatu, jelikož hybridizací je postižena většina plutonu. Toto mafické magma bylo zároveň zdrojem tepla pro inicializaci tavení kůry. Terénní vztahy mezi granity a mafickými intruzemi stejně jako gradační kontakty, ocelární struktury, nebo opláštěné živce demonstrují interakci mezi dvěma magmaty stejně jako hybridizaci. Model frakcionované krystalizace ukazuje, že složení mezi % SiO 2 je možné vysvětlit odebráním 25% kumulátu tvořeného plagioklasem (63%), biotitem (34%), apatitem (2%) a draselným živcem (1%; Mazur a kol. 2007). To souhlasí i s terénním pozorováním a ukazuje, že frakcionovaná krystalizace hrála významnou roli ve vývoji krkonošského plutonu. Porfyrické granity obsahují množství mikrodioritických hybridních enkláv, které jsou pozůstatkem mafického magmatu (Słaby 2002). Chemické složení MME v Harkerových grafech vykazuje zřejmé trendy odlišné od frakcionované krystalizace, což naznačuje přispění dalšího procesu, např. mísení mafického a granitického magmatu. Trendy vedou směrem ke složení lamprofyrů, které jsou považovány za pozůstatky bazického materiálu a mohou tedy představovat mafický koncový člen (Słaby a Götze 2004). K mísení zřejmě nedocházelo jen na počátku, ale jak dokazují MME a syn- i post- plutonické žíly, i v průběhu celé doby krystalizace plutonu. Chování Rb naznačuje, že krkonošský porfyrický granit pravděpodobně vznikl mísením za účasti 15 32% mafického kontaminantu a jeho výsledný vzhled byl dále ovlivněn frakcionovanou krystalizací (Słaby a Götze 2004). Navíc nízké iniciální poměry izotopů Sr krkonošského plutonu indikují jako zdroj krustální magma s příměsí bazického magmatu (Słaby a Götze 2004). Hodnoty εnd lamprofyrů (-2 až -1) ukazují na zdroj v obohaceném plášti (Mazur a kol. 2007). Různé variety granitů krkonošského plutonu byly datovány metodou Rb-Sr, která by měla odrážet dobu vmístění těchto těles. Starší jsou porfyrické granity a granity se šlírami (cca Ma), jemnozrnné granity ukazují stáří mladší okolo 309 Ma (Duthou a kol. 1991). Novější měření na zirkonech z porfyrických granitů z několika lokalit metodou SHRIMP ukazují podobná stáří Ma (Machowiak a Armstrong 2007). Chladnutí plutonu na přibližně C dokumentuje Ar-Ar stáří stanové na 320±2 Ma pro biotitický porfyrický granit a na 312±2 Ma pro muskoviticko-biotitický granit (Marheine a kol. 2002). Hodnoty εnd (320 Ma) pro jednotlivé vzorky ukazují spojité trendy a dávají nízké hodnoty pro porfyrické granity (-7 až -4), vyšší čísla pro granodioritické hybridní horniny (-4 až -3) a nejvyšší hodnoty pro lamprofyry (-2 až -1), které dokumentují pozůstatky mafického magmatu (Słaby a Martin 2005). Iniciální poměry 87 Sr/ 86 Sr porfyrických granitů jsou nízké 18