Zusammenfassung

Zusammenfassung
“Curiosity kills the cat” hiess eine Gruppe aus den 80’Jahren (welche übrigens nie zu meinen
Lieblingsgruppen gehörte). Während Neugier für Katzen durchaus gefährlich werden kann (was ist wohl
auf der anderen Seite der Stras….) , so sollten sich Forscher jeglicher Gattung zur Neugier verpflichtet
führen. Neugier und der Wunsch etwas zu begreifen sind denn auch der wichtigste rote Faden dieser
Arbeit. Ein weiterer roter Faden ist sicher die intensive Nutzung von thermodynamischen Programmen;
obwohl eine grosse Hilfe um Gesteine und deren Geschichten „verstehen zu lernen“, sind sie immer eine
grosse Herausforderung und allzuoft Grund grosser Frustration (fight amphiboles!!). Ein letzter Roter
Faden stellt das Arbeitsgebiet dar, die Zentralalpen, oder etwas genauer gesagt das Tessin und
anschliessende Gebiete. Auch wenn die Zentralalpen nicht in jedem Kapitel von gleicher Wichtigkeit
sind, so waren sie doch immer Anlass zu den in dieser Arbeit angestellten Überlegungen und
Untersuchungen. In geologischer Hinsicht sind die Zentralalpen noch immer der „Playground of Europe“ und werden ihn hoffentlich noch lange bleiben.
Die vorliegende Arbeit gliedert sich in verschiedene Kapitel, deren grosser Zusammenhang nicht immer
leicht herauszufinden ist, denen aber immer die drei oben erwähnten roten Fäden zugrunde liegen.
Leider, aber wie so oft, konnte nicht alles was man sich vorgenommen hatte auch beendet werden. So ist
eine Studie an den Selten-Erden-Mineralien (REE-Mineralien) Monazit, Allanit und Apatit ohne
Abschluss geblieben. Eigentlich hätte nur noch wenig zur Vollendung gefehlt, schliesslich lag es aber an
der drängenden Zeit dass diese Arbeit wahrscheinlich nie beendet werden wird. Bei anderen Kapiteln
dieser Arbeit hat es ebenfalls nicht gereicht alle brennenden Fragen umfassend und abschliessend zu
beantworten. Manchmal kam dabei das Gefühl auf, dass eine beantwortete Frage durch zwei neue ersetzt
würde. Trotzdem gelang es die Kernpunkte der jeweiligen Problematik einzuengen und zukünftiger
Forschung eine erweiterte Grundlage zu bieten. Im nun folgenden Text möchte ich nur ganz kurz und
stichwortartig auf die einzelnen Kapitel eingehen. Da ein umfangreiches Inhaltsverzeichnis wenig bis
nichts zur Übersichtlichkeit beitragen würde, wird auf ein solches verzichtet.
Kapitel 1 (S 1-27) On the Alpine migmatite belt of the Central Alps (Über den Alpinen Migmatitgürtel der
Zentralalpen)
In diesem Kapitel beschäftigten wir uns mit der schon lange andauernden Diskussion ob in den
Zentralalpen ein Migmatitgürtel Tertiären Alters tatsächlich existiert, und wenn ja, in welcher
Beschaffenheit. Wie waren die Vorstellungen und Theorien früherer Generationen von Geologen und wie
haben sie sich seither verändert? Wie kam es zur Bildung eines Migmatitgürtels, wie ist seine
Ausdehnung und in welchem Zusammenhang steht er zur regionalen Tektonik.
Kapitel 2 (S 28-45) Restite formation by water assisted partial melting in the Central Alps (RestitBildung durch wasser-saturiertes Schmelzen in den Zentralalpen)
Dieses Kapitel beschäftigt sich mit der Genese einer auffälligen Gesteinsassoziation in der Valle
Onsernone Gegend. Mineral-Pargenesen, Reaktionstexturen und thermodynamische Berechnungen
zeigen dass es sich bei den untersuchten Gesteinen um Restite von partiell geschmolzenen pelitischen
Gesteinen handelt. Überraschend ist die Erkenntnis das die Gesteine eher ein Produkt von
wassersaturiertem Schmelzen sind als ein Produkt von dehydratations-Schmelzen.
Kapitel 3 (S 46-65) Processes of partial melting in collisional settings (Prozesse partiellen Auschmelzens in
Kollisions-Orogenen)
Dieses Kapitel untersucht das Verhalten von drei verschiedenen Gesteinstypen während einer Phase
partiellen Aufschmelzens. Die Diskussion benutzt das neue Schmelzmodelle von Holland&Powell,
welches erlaubt Phasendiagramme in Schmelz-führenden Systemen zu berechnen. Die Diskussion
fokussiert auf die Frage ob und wann partielles Aufschmelzen während eines Subduktions-Zyklus
möglich und auch wahrscheinlich ist, und was dabei die massgebenden Prozesse sind.
III
Kapitel 4 (S 66-82) Melt segregation and rheology in anatectic collisional systems: a critical review and
new concepts (Schmelz-Segregation und Rheologie in anatektischen Umgebungen von Kollisionsgürteln: Eine
kritische Besprechung und neue Konzepte)
Schmelzbildung und Segregation, sowie deren Auswirkung auf ein Gestein sind Grundfragen dieses
Kapitels. Nach einer Besprechung bestehender Konzepte untersuchen wir Gemeinsamkeiten und
Unterschiede von wassersaturiertem- und dehydratations-Schmelzen. Mittels einer ausgedehnten MohrKreis Diskussion wird versucht die Bildung von konkordanten und diskordanten Leukosomen zu
ergründen.
Kapitel 5 (S 83-105) Relics of eclogite facies metamorphism in the southwestern Lepontine area (Central Alps of Switzerland/Italy). A combined discussion on petrology, structures and thermodynamic
computation (Relikte Eklogit-fazieller Metamorphose im Gebiet des südwestlichen Lepontins (Schweizerische und
Italienische Zentralpen: Eine kombinierte Diskussion mittels Petrologie, Strukturen und thermodynamischen
Berechnungen)
Dieses Kapitel untersucht verschiedene Eklogit-Vorkommen im südwestlichen Lepontin. Es untersucht
kritisch wie gut die thermodynamischen „state of the art“ Modelle sind, und benutzt thermodynamische
Berechnungen um komplizierte Reaktionstexturen, verschiedenes Verhalten von Gesteinen während der
Exhumation und die PT-Geschichte von ausgewählten Handstücken zu ergründen. Aufgrund der neu
untersuchten Eklogit-Vorkommen wird eine neue Verbreitung von Hochdruckgesteine im Lepontin
vorgestellt und deren Bedeutung diskutiert.
Kapitel 6 (S 106-126) Metamorphic evolution of pelitic rocks of the Monte Rosa nappe: Constraints
from petrology and single grain monazite age data (Metamorphe Entwicklung pelitischer Gesteine der Monte
Rosa Decke: Petrologische Befunde und Einzelkorn-Monazit Altersdatierungen) Publiziert in Schweiz. Mineral.
Petrogr. Mitt., 81, 305-328, 2001
In diesem Kapitel wird die Geochronologie der Monte Rosa Decke kritisch durchleuchtet und es werden
neue U-Th-Pb-Monazit Alter von Metapeliten präsentiert. Zusätzlich werden neue PT-Abschätzungen der
Equilibrierungs-Bedingungen der Gesteine, mittels Multi-Equilibriums-Berechnungen durchgeführt.
Diese zeigen zum Teil überraschend hohe Temperaturen für die Monte Rosa Decke, dafür aber keinen
Hinweis auf Drücke deutlich über 12 kbar. Eine kombinierte Betrachtung von Mineral-Paragenesen,
Altern und PT-Abschätzungen deutet auf eine lange, polyzyklische Metamorphose Geschichte der Monte
Rosa Decke hin, im Einklang mit dem Feldbefund.
Kapitel 7 (S 127-142) Field-relations, deformation and geochemistry of the nappe stack between the
Leventina- and Verzasca-Valley (Feldbeziehungen, Deformation und Geochemie des Deckenstapels zwischen
Valle Leventina und Valle Verzasca)
In diesem Kapitel besprechen wir die Geologie im weiteren Umfeld des Pizzo Vogorno. Wie lassen sich
die verschiedenen tektonischen Einheiten voneinander abgrenzen, wie verhalten sich verschiedene
Lithologien derselben tektonischen Einheit während der Alpinen Metamorphose, existieren HochdruckRelikte in der Cima-Lunga Einheit auch im Untersuchungsgebiet? Um diese Fragen zu beantworten
benutzen wir petrographische, geochemische, strukturelle und thermodynamische Informationen. Ein
Resultat der Arbeit ist eine neue Abgrenzung der Maggia-Decke, welche sich im Untersuchungsgebiet
weiter nach Norden erstreckt als bisher kartiert.
Kapitel 8 (S 143-150) Structures of the southwestern Lepontine: A working report (Strukturen des
südwestlichen Lepontins: Ein Arbeitsbericht)
Dieses Kapitel untersucht die Strukturen im südwestlichen Lepontin. Das Gebiet ist gekennzeichnet
durch verschiedene Syn- und Antiformen, welche in der Gegend von Locarno in der südlichen Steilzone
konvergieren. Die verschiedenen Strukturen können im wesentlichen 4 verschiedenen
Deformationsphasen zugeordnet werden: (1) Subduktion (2) Delamination und Deckenbildung (3)
Rückfaltung (4) Rückaufschiebung. Mehrere geologische Profile helfen die Strukturen besser zu
visualisieren.
IV
Summary
„Curiosity kills the cat“ was the name of a band from the 80‘s (not may favourite band by the way). While
curiosity can indeed be dangerous for cats (what’s again on the other side of the stre….), curiosity must
be an obligation for all types of scientists. Curiosity as well as the wish to understand something, are in
fact the most important “file rouge” of the present work. Another file rouge of this study is certainly the
intensive use of thermodynamic computation; although a big help to get a better understanding of a
rocks history, computation always remains a big challenge, and still too often cause of frustration (fight
amphibole!!). A last file rouge represents the study area, the Central Alps, or more correctly stated, the
Ticino and adjacent areas. Even though the Central Alps are not in every chapter of the same importance,
the always were the cause of reflection and investigation in this study. From a geological point of view,
the Central Alps have remained the “Playground of Europe”, and hopefully will remain it for another
long time.
The presented study is organised into different chapters, the larger context of which cannot always be
easily found, which are however all based on the three file rouge mentioned above. Unfortunately, but as
usual, not everything could be finished as desired. Notably a study on the rare earth minerals (REEMinerals) monazite, allanite and apatite has remained unfinished. Although almost finished, the decreasing time has prevented the study from being accomplished. Moreover in other chapters, certain questions
of “burning” interest could not be answered in a comprehensive and concluding manner. Sometimes it
occurred to me that, having one question answered, I got back two new ones. Nevertheless, we arrived to
set the focus on the essential points of the respective subjects and to provide a base for future research. In
the following text I will only shortly summarise the different chapters. I have renounced setting up a
detailed table of contents, since it would not improve the overview.
Chapter 1 (P 1-27) On the Alpine migmatite belt of the Central Alps
In this chapter we deal we the already long-lasting debate on the existence or non-existence of a Tertiary
migmatite belt in the Central Alps. How did former generations of geologists interpret the migmatites,
and how did concepts change since then? What was the cause of migmatite formation, how extended is
the belt, and what is its regional-tectonic context?
Chapter 2 (P 28-45) Restite formation by water assisted partial melting in the Central Alps
This chapter deals with the genesis of a suite of conspicuous rocks in the Valle Onsernone area. Mineral
assemblages, reaction textures and thermodynamic computation suggest that the rocks represent restites
of partially molten pelitic rock. Of some surprise is the recognition that the rocks must have formed
during water assisted partial melting rather than by dehydration melting.
Chapter 3 (P 46-65) Processes of partial melting in collisional settings
This chapter investigates the behaviour of three different rock types in the course of a phase of partial
melting. The discussion takes use of the new melt-model of Holland&Powell, that allows the computation of phase diagrams in melt-bearing systems. We set the focus on the question if and when partial
melting is possible or even likely to occur during a subduction-cycle, and which processes are of importance.
Chapter 4 (P 66-82) Melt segregation and rheology in anatectic collisional systems: a critical review and
new concepts
Melt formation and their bearing on a solid rock are the key questions of this chapter. After a review of
current concepts, we investigate similarities and differences of water assisted- and dehydration melting.
Using an extended Mohr-circle discussion we try to explain the formation of concordant and discordant
leucosomes.
Capter 5 (P 83-105) Relics of eclogite facies metamorphism in the southwestern Lepontine (Central
Alps of Switzerland/Italy). A combined discussion on petrology, structures and thermodynamic
computation
This chapter investigates several eclogite-occurrences in the southwestern Lepontine area. It critically
addresses the question how good current thermodynamic models are and it uses thermodynamic computation to investigate complicate reaction textures, the contrasting behaviour of rocks during exhumation
and the PT-history of selected samples. Because of the new investigated metaeclogite samples, we propose a new distribution of high-pressure rocks in the Lepontine and discuss their significance.
V
Chapter 6 (P 106-126) Metamorphic evolution of pelitic rocks of the Monte Rosa nappe: Constraints
from petrology and single grain monazite age data (Published in Schweiz. Mineral. Petrogr. Mitt. 81,
305-328, 2001)
In this chapter we critically address the geochronology of the Monte Rosa nappe and we present new UTh-Pb-monazite ages of several metapelites. In addition we estimate conditions of final equilibration of
these rocks, using a multi-equilibrium approach. The results indicate in part surprisingly high temperatures for the Monte Rosa nappe, but now evidence of pressures in excess of 12 kbar. Combined observation of mineral assemblages, ages and PT-estimates suggest a protracted, polycyclic metamorphic history
for the Monte Rosa nappe, in line with observed field relations.
Chapter 7 (P 127-142) Field-relations, deformation and geochemistry of the nappe stack between the
Leventina- and Verzasca-Valley
In this chapter we discuss the geology in the wider surrounding of Pizzo Vogorno. How can different
tectonic units be separated from each other, how behave different lithologies of the same unit during
Alpine metamorphism, do there exist any high-pressure relics also in the Cima-Lunga unit of the study
area? To answer these questions, we use petrographic, geochemical, structural and thermodynamic
information. One result of the study is a new outline of the limit of the Maggia-nappe, which extends
further north then previously suggested.
Chapter 8 (P 143-150) Structures of the southwestern Lepontine: A working report
This chapter investigates the structures of the southwestern Lepontine area. The area is characterised by
several syn- and antiformal structures, which appear to converge in the Southern Steep Belt near Locarno.
The different structures can be attributed to 4 different phases of deformation: (1) subduction (2)
delamination and nappe-formation (3) backfolding (4) backthrusting. Several geological profiles allow a
better visualisation of the structures of the study area.
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