kristallin.de > Gesteine von Aland

Åland-Granitporphyre und Ringquarzporphyre


Zusammenfassung     english summary

Lagekarte

Åland-Granitporphyre sind meist rötlichbraune Gesteine mit einer körnigen Grundmasse und Feldspateinsprenglingen von 1-2 cm Größe.
Deren Menge schwankt und kann so niedrig sein, dass man kaum von einem porphyrischen Gefüge reden kann. Kleinere Steine können dann frei von großen Feldspäten sein.
Die Granitporphyre enthalten immer runde Quarze von etwa 2-4 mm Größe, die oft einen schwarzen Saum tragen. Diese Variante nennt man „Ringquarzporphyr“. Zwar sind die meisten Granitporphyre gleichzeitig auch Ringquarzporphyre, jedoch nicht alle. Einige Granitporphyre enthalten nur ungesäumte Quarze. Als Leitgeschiebe für Åland eignen sich allein die Ringquarzporphyre.

Ringquarzporphyr
Bild 1: Schwarz gesäumte Quarze sind charakteristisch
für Ringquarzporphyre. (unbeschriftetes Bild)

Viele dieser Gesteine enthalten Einschlüsse. Das sind einerseits feinkörnige, schwarze Gesteinseinschlüsse und andererseits einzelne, große, meist grünliche Plagioklase. Während die schwarzen Einschlüsse zwischen wenigen Millimetern und einigen Dezimetern groß sind, erreichen die Plagioklase nur wenige Zentimeter. Beide Arten von Einschlüssen runden das Bild ab, müssen aber nicht zwingend enthalten sein, um ein Geschiebe als von Åland kommend zu bestimmen.

Ringquarzporphyr im Gelände
Bild 2: Manche Ringquarzporphyre enthalten nur wenige
große Feldspateinsprenglinge. (unbeschriftetes Bild)

Alle Bilder dieser Beschreibung in der     
Alle Bilder dieser Beschreibung      

 

Ausführliche Beschreibung

Alle Granitporphyre zeichnen sich durch eine körnige Grundmasse aus, die bei den Åland-Granitporphyren Quarze in zwei Generationen enthält. Einerseits große gerundete Quarze der ersten Generation (Qz1) und andererseits kleine Quarze (Qz2) einer zweiten, jüngeren Generation. Nur von den großen Quarzen trägt ein Teil einen schwarzen Saum, wie auf den beiden folgenden Bildern zu sehen ist. Obwohl der schwarze Ring meist nur wenige Zehntel Millimeter dick ist, kann man ihn mit bloßem Auge erkennen, insbesondere auf den Oberflächen nasser Steine. Ein so dicker Saum, wie der um das Quarzkorn rechts im Bild 3, ist allerdings eine Ausnahme.

Ringquarzporphyr
Bild 3: unterschiedlich dicke schwarze Säume
(unbeschriftetes Bild)

Der dunkle Rand war es natürlich, der zum Namen „Ringquarzporphyr“ führte, was im Sinne von „Porphyr mit beringtem Quarz“ verstanden werden sollte und nicht als „Ring-Quarzporphyr“.

Quarze im Granitporphyr
Bild 4: gesäumte und ungesäumte Quarze

Die großen Quarze sind zwar auffällig, stellen aber nur einen kleinen Teil des gesamten Quarzgehalts. Den größeren Anteil nehmen die winzigen Quarze der Grundmasse ein. Sie sind so klein, dass man eine kräftige Lupe benötigt. Oft bilden sie graphische Verwachsungen mit dem umgebenden Feldspat und zeigen Formen, die an Blumenblätter oder an winzigen Schriftgranit erinnern. Das zeigen die Vergrößerungen der Bilder 5 und 6.

große und kleine Quarze
Bild 5: Neben den wenigen großen Quarzen stecken in der Grundmasse
viele winzige kleine. (unbeschriftetes Bild)
kleine Quarze in graphischer Verwachsung - quartz and alkaline feldspar in graphic intergrowth.
Bild 6: ebenfalls graphische Verwachsungen
(unbeschriftetes Bild)

In der Vergrößerung erkennt man zusätzlich auch noch kleine Skelettkristalle von Quarz. Einer befindet sich genau in der Bildmitte.
Der große Quarz am rechten Bildrand zeigt besonders tiefe Korrosionsspuren, erkennbar an den rötlichen Einschlüssen. Das ist Grundmasse, die in die Löcher im Quarz eingedrungen ist.


In den zwei Generationen Quarz spiegelt sich die Verwandtschaft dieser Granitporphyre mit dem benachbarten Åland-Rapakiwi wider. Beide Gesteine stammen aus der gleichen magmatischen Quelle und beide enthalten zwei Generationen Quarz. Der Unterschied zum Rapakiwi-Granit liegt allein in der abgebrochenen Kristallbildung der Granitporphyre. Bei einer ungestörten Abkühlung wären auch sie grobkörnige Rapakiwigranite geworden.


Woher kommt der schwarze Ring?

Das dunkle Mineral um die großen Quarze ist Hornblende (ein Amphibol). Sie bildete sich auf der Oberfläche der Quarze, als diese mit eingedrungenem Pyroxen in Kontakt kamen. Der schwarze Saum ist ein Reaktionsrand und der dafür verantwortliche Pyroxen stammt aus einem zweiten Magma mit ungefähr basaltischer Zusammensetzung.
Die Bestimmung des dunklen Saums als Hornblende ist nur im Labor möglich. Im Gelände kann man nur feststellen, ob ein schwarzer Saum vorhanden ist oder nicht und er allein macht den Porphyr zum Leitgeschiebe. Fehlen die gesäumten Quarze, kann man einen Fund nur als Granitporphyr bestimmen und seine Herkunft bleibt unsicher, denn solche Gesteine können auch aus anderen Granitplutonen in Skandinavien stammen.

Bild 7 zeigt so einen Granitporphyr, in dem die Quarze keinen schwarzen Saum haben. Zusätzlich ist er ein Beleg, dass es auf Åland durchaus Granitporphyre mit vielen Einsprenglingen gibt. Allerdings sind die Gesteine mit nur wenigen großen Feldspäten viel häufiger. Manche davon mag man kaum als Porphyr ansprechen. Bild 2 zeigt dafür ein Beispiel.

Granitporphyr von Aland
Bild 7: Granitporphyr mit vielen Feldspateinsprenglingen (Enskär)

Die meisten der Åland-Granitporphyre sind rötlich bzw. rotbraun. Daneben findet man hin und wieder auch hellbraune oder blass sandfarbene Gefüge, so wie im Bild 8. Dieses Handstück stammt aus dem Westhafen von Mariehamn.

Ringquarzporphyr
Bild 8: heller Ringquarzporphyr (Westhafen Mariehamn)


Magmenmischung

Neben den schwarzen Säumen der Quarze gibt es weitere Hinweise auf die Mischung der granitischen Schmelze mit einem dunklen (mafischen) Magma. Gemeint sind die häufigen feinkörnigen schwarzen Einschlüsse.
Außerdem war noch ein Gestein beteiligt, das überwiegend aus Plagioklas bestand, also ein Anorthosit. Darauf deuten die vielen großen Plagioklasstücke in Ålands Granitporphyren.

Schwarze Einschlüsse
Die an manchen Stellen in Massen vorkommenden schwarzen Einschlüsse sind Gesteinseinschlüsse, weil sie aus mehreren Mineralen bestehen. Sie haben ungefähr basaltische Zusammensetzung, und da sie von außerhalb stammen, bezeichnet man sie als „Xenolithe“ („fremde Gesteine“).

xenoliths in granite porphyry
Bild 9: schwarzer, unregelmäßiger Einschluss
Ringquarzporphyr von Jomala, Åland. (unbeschriftetes Bild)

Diese Einschlüsse sind zwischen wenigen Millimetern und etlichen Zentimetern groß.

Bild 10: kleiner schwarzer Einschluss im Ringquarzporphyr
Insel Norra Västerskär, Åland. (unbeschriftetes Bild)

Die rundlichen, zum Teil zerlappten Umrisse zeigen, dass beide – Einschluss und Wirtsgestein – weich waren. Das belegen auch die Alkalifeldspäte und die Quarze, die man gelegentlich im Inneren der schwarzen Einschlüsse findet. Beide können nur aus dem Granitporphyr stammen und belegen den Materialaustausch zwischen beiden Magmen. Dass Einsprenglinge wandern, geht nur, wenn beide Partner flüssig sind.
Die beiden folgenden Bilder zeigen dunkle Einschlüsse, die Feldspäte und Quarze aus dem umgebenden Quarzporphyr enthalten.

Magmenmischung - Magma mingling
Bild 11: Xenolith mit Feldspäten und Quarzen,
die aus dem umgebenden Porphyr stammen.
xenolite in granite porphyry
Bild 12: Der dunkle Einschluss enthält Feldspäte und Quarze,
die aus dem Quarzporphyr kommen.

Etwas anders liegen die Verhältnisse im Bild 13. Dieser Einschluss ist ein feinkörniges dunkles Gestein mit größeren, kantigen Plagioklasen, also ein porphyrischer Dolerit („Diabas“). Die großen Plagioklase gehören in dieses Gestein und kommen nicht aus dem umgebenden Granitporphyr. Da hier die Schmelze mehr Zeit beim Erstarren hatte, konnten neben den größeren Plagioklasen auch kleine Plagioklase in der Grundmasse auskristallisieren. Deshalb die Bezeichnung Dolerit.

Ringquarzporphyr von Aland
Bild 13: Doleriteinschluss mit körniger Grundmasse und
größeren Plagioklaskristallen. (Ringquarzporphyr, Jomala, Åland)

 


Grünliche und graue Plagioklaseinschlüsse

Die zweite Gruppe von Einschlüssen sind einzelne Plagioklase, die als Kristalle oder größere Bruchstücke von grünlicher oder grauer Farbe in den Granitporphyren stecken. In etlichen der hier gezeigten Proben sind sie gut erkennbar. Weil es sich bei diesen Einschlüssen um ein Mineral und meist nur um einen einzelnen Kristall handelt, nennt man sie „Xenokrist“, also „fremder Kristall“. (Mehrzahl: Xenokriste) [1]
Um sie als Plagioklas zu bestimmen, braucht man eine Bruchfläche. Wenn der Plagioklas nicht zu sehr zersetzt ist, kann man dann mit etwas Glück die für Plagioklas typischen Zwillingsstreifen sehen. In seltenen Fällen erkennt man die Streifung bereits auf der Oberfläche von Geschieben.

plagioclase in granite porphyry
Bild 14: Grauer Plagioklaseinschluss im Granitporphyr.
(Westhafen, Mariehamn, Åland)

Der gleiche Plagioklas in anderer Ansicht:

twinnings - Plagioklaszwillinge
Bild 15: polysynthetische Verzwillingungen im Plagioklas

Die Größe dieser Plagioklaseinschlüsse ist ganz unterschiedlich. Wer auch auf kleine, meist grünliche Einschlüsse achtet, findet sie oft zu mehreren, auch in kleinen Geschieben.
Manche Einschlüsse sind dagegen faustgroß. Dann handelt es sich meist um Bruchstücke eines Plagioklasgesteins, also Anorthosit.

xenocrysts in granite porphyry
Bild 16: grünlicher Plagioklaseinschluss im Granitporphyr von Jomala, Åland
Granitporphyr auf Hammarudda

Bild 17: Plagioklasbruchstücke im Hammarudda-Quarzporphyr
(Åland) (unbeschriftetes Bild)

Ein Anorthosit passt auch geologisch ins Bild, denn die Magmen, um die es hier geht, kommen oft zusammen mit Anorthositen vor. Vermutlich hat vor 1,5 Milliarden Jahren der aufsteigende Granitporphyr einen Anorthosit durchbrochen und die grobkörnigen Einschlüsse sind dessen Reste. Streng genommen müsste man sie dann auch als Xenolithe bezeichnen. Da man aber im Handstück nicht erkennen kann, ob so ein Einschluss ein einzelner Plagioklaskristall oder doch ein Stück Anorthosit ist, kann man diese Unschärfe verschmerzen.

Dass so große Plagioklase nicht in einen Granitporphyr gehören, ergibt sich auch aus der Kristallisationsabfolge in granitischen Magmen. Die beginnt mit den Alkalifeldspäten und erst später wachsen die Plagioklase. Deshalb sind in Graniten die Alkalifeldspäte fast immer größer. Zwar gibt es Abweichungen, aber nicht so stark, dass ein einzelner Plagioklaskristall um ein Vielfaches größer wäre als der größte Alkalifeldspat.

xenocryst

Bild 18: grünlicher Plagioklaseinschluss im Granitporphyr
von der Insel Enskär, Åland

Ringquarzporphyr mit Plagioklaseinschluss
Bild 19: gelbgrünlicher Plagioklaseinschluss im
Ringquarzporphyr der Insel Måsskär, Åland

Auch die Tatsache, dass man in einigen Granitporphyren zwei verschieden gefärbte Plagioklase findet, spricht dafür, dass die großen Einschlüsse von außen kommen. Im Bild 20 weist der grüne Pfeil auf so einen Einschluss. Die weißen Pfeile dagegen zeigen auf gelbbraunen Plagioklas, der zum Gestein gehört.

plagioclase in granite porphyry from Aland/Finland
Bild 20: Verschiedene Plagioklase in einem Åland-Granitporphyr.
(unbeschriftetes Bild)

Grünlich: Der Fremdeinschluss. Gelblich: die Plagioklase, die zum Granitporphyr gehören. (Hammarudda, Åland)

 

Magmen im Kontakt
Wie der Austausch zwischen einer dunklen (mafischen) und einer granitischen Schmelze verläuft, hängt von der Temperatur und der Fließfähigkeit beider ab. Mafische Magmen sind in der Regel viel heißer und sehr viel beweglicher als granitische, die wegen ihres hohen Quarzgehalts überaus zähflüssig sind. Auch eine nachfolgende mechanische Durchbewegung hat einen Einfluss darauf, ob es zu einer vollständigen Vermischung oder nur zu einer teilweisen Vermengung kommt. Letzteres bezeichnet man auch als „Magmamingling“ und meint damit die nur teilweise Vermengung, bei der Einschlüsse des einen Gesteins innerhalb des anderen zurückbleiben. Meist sind es dunkle Einschlüsse, die von hellem Gestein umgeben sind.
Kommt es dagegen zu einer vollständigen Vermischung zweier Magmen, so bezeichnet man das auch als „Magmamixing“. Ringquarzporphyre sind dafür schöne Beispiele. Sie wirken homogen und man sieht ihnen die absorbierte dunkle Schmelze nicht an. Nur der schwarze Reaktionssaum der Quarze ist ein Hinweis auf deren Wirkung.
Einen Zustand kurz vor der völligen Auflösung eines dunklen Einschlusses zeigt übrigens der Porphyr im Bild 4, in dem zwei fast völlig aufgelöste dunkle Xenolithe zu sehen sind. Einer befindet sich links oberhalb des großen runden Quarzkorns und ein zweiter rechts davon.

 

Ringquarze in anderen Gesteinen

In seltenen Fällen findet man die schwarz beringten Quarze auch in benachbarten Gesteinen wie im Åland-Rapakiwi oder auch in manchen Quarzporphyren mit feinkörniger Grundmasse.

Aland-Rapakiwi mit einem schwarz gesäumten Quarz
Bild 21: Ein einzelner, schwarz gesäumter Quarz im Åland-Rapakiwi. Anstehend auf Gamlan, Åland.
Aland-Quarzporphyr mit einem schwarz gesäumten Quarz
Bild 22: Quarzporphyr mit schwarz gesäumten Quarzen.
Nahgeschiebe auf Enskär, Åland.

 

Die Herkunft der Granitporphyre

Granitporphyre gibt es auf Åland hauptsächlich in drei Gebieten: Eines liegt nördlich und östlich der Hauptstadt Mariehamn, ein zweites südlich davon. Das mit Abstand größte Vorkommen aber befindet sich vor der Westküste im Seegebiet „Signilskjärsfärden“.
Die Fläche der Porphyre dort beträgt ungefähr 60 km2, wobei natürlich nur das Gestein auf den Inseln zugänglich ist. Wie es unter Wasser aussieht, kann man ansatzweise mit Hilfe der Nahgeschiebe auf den Inseln erschließen.

Karte
Bild 23: Signilskärsfärden
Von hier kommen die meisten Ringquarz- und Granitporphyre.

Auf den blau beschrifteten Inseln gibt es Quarzporphyre. Alle anderen Inseln bestehen aus Granitporphyren.

Die meisten der in Mitteleuropa gefundenen Åland-Granitporphyre bzw. Ringquarzporphyre kommen aus diesem Gebiet. Ein kleinerer Teil der Geschiebe stammt aus den Vorkommen um Mariehamn. Vereinzelt findet man Granitporphyre auch im Quarzporphyrgang von Hammarudda. Dort gehen beide Gefüge ineinander über und lassen sich nicht immer scharf trennen.


Geschiebefunde

Geschiebe von Granit- bzw. Ringquarzporphyren findet man regelmäßig in baltischen und ostseebetonten Geschiebegemeinschaften. Zwei besonders schöne seien hier vorgestellt.

erratic from Aland
Bild 24: Ringquarzporphyr mit Xenolithen.

Auch hier stecken Feldspäte und Quarze in den dunklen Einschlüssen. Sie stammen ursprünglich aus dem hellen Granitporphyr.

Detailaufnahme
Bild 25: Kontakt von Porphyr und Einschluss.

Der Materialaustausch zwischen dem Granitporphyr und dem mafischen Einschluss ist hier besonders eindrucksvoll. Im Bild 25 hat ein großer Quarz den rötlichen Porphyr (links) verlassen und befindet sich bereits innerhalb des dunklen Einschlusses rechts. Ebenso im Bild 26. Hier stecken gleich mehrere Quarze im dunklen Einschluss. Jeder hat einen schwarzen Reaktionssaum, hervorgerufen durch den Pyroxen aus der Umgebung. Darüber liegt jeweils noch ein dünner Saum aus rötlichem Feldspat.

Detailaufnahme
Bild 26: einzelne Quarze im mafischen Einschluss

Das zweite Geschiebe (unten) besticht durch zwei große, graue Plagioklaseinschlüsse. Beide haben die gleiche Farbe, allerdings spiegelt der obere Plagioklas und scheint deshalb heller zu sein. Er wurde spiegelnd fotografiert, damit die typischen Zwillingsstreifen sichtbar sind.

Granitporphyr mit grauem Plagioklas
Bild 27: graue Plagioklaseinschlüsse in Granitporphyr
Geschiebe aus Schleswig-Holstein
grauer Plagioklas, spiegelnd mit Plagioklaszwillingen.
Bild 28: Plagioklaszwillinge im oberen Einschluss in Reflexionsstellung.

Graue Plagioklase sind eher seltene Einschlüsse. Meist sind sie grünlich, wie die Proben weiter unten zeigen.
Auch in diesem Granitporphyr hier oberhalb haben die Quarze keinen schwarzen Saum. Åland als Herkunft ist wegen der Plagioklaseinschlüsse naheliegend, aber nicht ganz sicher.


Weitere Ringquarzporphyre

Ringquarzporphyr
Bild 29: Probe von Norra Västerskär (Schnitt)

Norra Västerskär liegt im Südwesten von Signilskärsfjärden..

Ringquarzporphyr
Bild 30: Ausschnitt

Die nächste Probe stammt von der südlicher gelegenen Nachbarinsel.

Ringquarzporphyr
Bild 31: Probe von Södra Västerskär (Schnitt)

Södra Västerskär

Detail vom Ringquarzporphyr
Bild 32: Ausschnitt

Bild 33 und 34 zeigt einen Ringquarzporphyr von der Insel Måsskär, ganz im Norden von Signilskärsfjärden.

Noch ein Ringquarzporphyr.
Bild 33: Probe von Måsskär
Detail vom Ringquarzporphyr
Bild 34: Ausschnitt

Unten: Xenolithe in einem hellbraunen Ringquarzporphyr. Der dunkle Gesteinseinschluss oben rechts enthält seinerseits einen großen Plagioklaskristall.

Ringquarzporphyr
Bild 35: Einschluss auf Måsskär
(unbeschriftetes Bild)

Bild 36: Feldspäte und Quarze innerhalb eines mafischen Einschlusses, ebenfalls auf Måsskär. Feldspäte und Quarze im dunklen Einschluss stammen wiederum aus dem umgebenden Granitporphyr.

Ringquarzporphyr
Bild 36: mafischer Einschluss mit Feldspäten und Quarz
Insel Måsskär

Herkunft der Proben

Bild 1 Ringquarzporphyr, nördlich Mariehamn (N60.13160 E19.93287)
Bild 2 Ringquarzporphyr, Insel Södra Västerskär (N60.17614 E19.32062)
Bild 3 Ringquarzporphyr, Insel Enskär (N60.20822 E19.33028)
Bild 4 Ringquarzporphyr, Küste von Hammarudda, bei N60.09070 E19.76758
Bild 5 Ringquarzporphyr mit graphischen Verwachsungen,
      Insel Södra Västerskär (N60.17614 E19.32062)
Bild 6 Ringquarzporphyr mit graphischen Verwachsungen,
      Insel Glasskär (N60.17955 E19.38894)
Bild 7 Ringquarzporphyr, Insel Enskär (N60.20819 E19.33184)
Bild 8 brauner Ringquarzporphyr, Stadtrand Mariehamn (N60.142616, E19.93398)
Bild 9 Ringquarzporphyr, nördlich Mariehamn (N60.13160 E19.93287)
Bild 10 Ringquarzporphyr, Insel Norra Västerskär (N60.18407 E19.31207)
Bild 11 Anstehendes auf der Insel Hamnskär, bei N60.19306 E19.34840
Bild 12 Hammarudda-Quarzporphyr bei N60.09070 E19.76758
Bild 13 Xenolith in Ringquarzporphyr, nördlich Mariehamn (N60.13160 E19.93287)
Bild 14 Ufer im Westhafen von Mariehamn, (N60.10522 E19.92450)
Bild 15 wie 14
Bild 16 Ringquarzporphyr, nördlich Mariehamn (N60.13160 E19.93287)
Bild 17 Küste von Hammarudda, bei N60.09070 E19.76758
Bild 18 Granitporphyr mit Plagioklasxenolith, Insel Enskär (N60.20819 E19.33184)
Bild 19 Ringquarzporphyr, Insel Måsskär, etwa bei N60.23844 E19.31690
Bild 20 Granitporphyr, Küste von Hammarudda, bei N60.09070 E19.76758
Bild 21 Åland-Rapakiwi, Halbinsel Gamlan, (N60.41100 E19.76550)
Bild 22 Nahgeschiebe auf Enskär (N60.20901 E19.32977)
Bild 24 Geschiebe (Ostsee) Sammlung ?
Bild 25 Geschiebe (Ostsee)
Bild 26 Geschiebe (Ostsee)
Bild 27 Geschiebe (Ostsee), Sammlung Bräunlich
Bild 28 Geschiebe (Ostsee), Sammlung Bräunlich
Bild 29 Ringquarzporphyr, Insel Norra Västerskär (N60.18407 E19.31207)
Bild 30 Ringquarzporphyr, Insel Norra Västerskär (N60.18407 E19.31207)
Bild 31 Ringquarzporphyr, Insel Södra Västerskär (N60.17614 E19.32062)
Bild 32 Ringquarzporphyr, Insel Södra Västerskär (N60.17614 E19.32062)
Bild 33 Ringquarzporphyr, Insel Måsskär, etwa bei N60.23844 E19.31690
Bild 34 Ringquarzporphyr, Insel Måsskär, etwa bei N60.23844 E19.31690
Bild 35 Ringquarzporphyr, Insel Måsskär, etwa bei N60.23844 E19.31690
Bild 36 Ringquarzporphyr, Insel Måsskär, etwa bei N60.23844 E19.31690

Handstücke mit dem Hinweis „X. de Jong“ wurden von Xander de Jong und Piet Thijssen besorgt und befinden sich heute in der Sammlung des Museums „de Bastei“ in Nimwegen.
(Gerard Noodstraat 121, 6511 ST Nijmegen, NL)
Alle anderen Proben und alle Fotos: kristallin.de

 

Literatur

EKLUND, O, FRÖDJÖ S. & LINDBERG, B. (1994) Magma mixing, the petrogenetic link between anorthositic suites and rapakivi granites, Åland, SW Finland. Mineralogy and Petrology 50, 3 - 19.

EKLUND O, SHEBANOV A D, The origin of rapakivi texture by sub-isothermal decompression, Precambrian Research 95 (1999) S. 129–146

KOISTINEN TJ 1996 (Hrsg.) Explanation to the Map of Precambrian basement of the Gulf of Finland and surrounding area 1:1 million - Geological Survey of Finland, Special Paper 21, Espoo.

LEHTINEN M, NURMI PA & RÄMÖ OT (Hrsg.) 2005 Precambrian geology of Finland. Key to the evolution of the Fennoscandian Shield - Developments in Precambrian. Geology, Amsterdam (Elsevier).

Geologische Karte Ålands: gtkdata.gtk.fi/maankamara (Abdruck mit freundlicher Genehmigung.)

 

[1] Manche Autoren bezeichnen nur Kristalle, die aus dem Nebengestein stammen, als Xenokriste und solche aus einem anderen Magma als „Antekriste“.
Siehe „Okrusch, Matthes: Mineralogie, 8. Auflage, Seite 183
(zurück zur Textstelle)

 

Druckfassung (PDF)

nach oben

 

Summary

Preliminary note: This text deals with the determination of erratics which together with glacial deposits cover the northern part of Central Europe. A few of these erratics are unique and can be attributed to the area of origin in the north - called „Leitgeschiebe“. This text should help to determine such erratics. 

Granite porphyry and „Ring Quartz Porphyry“ from Åland
Åland granite porphyries are mostly reddish brown rocks with a granular matrix and feldspar phenocrysts of 1-2 cm in size. The number of phenocryst varies and can be very low. Smaller stones can be free of large feldspars.
The granite porphyries always contain round quartz crystals of about 2-4 mm in size, which often have a black rim. This variation is called "Ring Quartz Porphyry". They make up a large part of the granite porphyry of Åland, but there are also porphyries without these striking quartzes. The only suitable „Leitgeschiebe“ for Åland are the quartz porphyries with quartzes that have a black rim.  

Some of these porphyries contain rock inclusions. These are on the one hand fine-grained, black xenoliths and on the other hand large plagioclase. The latter are mostly greenish in colour and occur as large crystals and as anorthosite fragments. While the black inclusions are between a few millimetres and a few decimetres in size, the plagioclase reach only a few centimetres. Both types of inclusions do not necessarily have to be present in order to determine an erratics as coming from Åland. 

Quartz
In the Åland granite porphyries there are small quartz crystals (Qz2) of a younger, second generation and large, rounded quartz crystals of the first generation (Qz1). Only some of these large quartzes have a black rim. Although the black ring is usually only a few tenths of a millimeter thick, it can be seen with the naked eye. Especially on the surfaces of wet stones. A rim as thick as the one on the far right in Fig. 3 is an exception, however.
Of course it was the dark edge that led to the name "Ring Quartz Porphyry", which should be understood in the sense of "porphyry with ringed quartz" and not as "Ring Quartz Porphyry".

The large crystals are prominent but represent only a small part of the total quartz content. The tiny crystals of the matrix make up the larger part. They are so small that you need a magnifying glass. They often form graphic intergrowths with the surrounding feldspar and show forms reminiscent of petals or tiny graphic granite. This is shown in the enlargements of pictures 5 and 6.
The two generations of quartz reflect the relationship of this granite porphyry with the neighbouring Åland Rapakivi. Both rocks come from the same magmatic source and both contain two generations of quartz. The only difference to the Rapakiwi granite is the interrupted crystal formation of the granite porphyry. If they had cooled undisturbed, they too would have become coarse-grained Rapakiwi granites. 

Black rim
The dark mineral around the large crystals is hornblende (amphibole). This hornblende formed on the quartzes when pyroxene penetrated the melt. The black rim is a reaction rim and the pyroxene responsible is from a second magma with approximately basaltic composition.
The determination of the dark rim as hornblende is only possible in the laboratory. In the field it is only possible to determine whether a black rim is present or not. It alone makes the porphyry a “Leitgeschiebe”. If the rimmed quartzes are missing, an erratic can only be determined as granite porphyry and its origin remains uncertain, because such rocks can also originate from other granite plutons in Scandinavia.

Most of the Åland granite porphyries are reddish or reddish brown. In addition there are occasionally light brown or pale textures as in picture 8. This specimen comes from the bedrock at the western harbour of Mariehamn, Åland. 

Magma mixture
In addition to the black rims of the quartz, there is further evidence that the granitic melt is mixed with a dark (mafic) magma. This refers to the frequent fine-grained black inclusions.
In addition, a rock was also involved which consisted mainly of plagioclase, i.e. anorthosite. This is indicated by the many large plagioclase pieces in Åland's granite porphyries. 

Black inclusions
The black inclusions that occur in masses in some places are rock inclusions because they consist of several minerals. They have an approximate basaltic composition, and because they come from outside, they are called "xenoliths" ("foreign rocks"). These inclusions are between a few millimetres and several centimetres in size.

The rounded contours show that both inclusion and host rock were soft (i.e. molten). This is also proven by the alkali feldspars and the quartzes that are occasionally found inside the black inclusions. Both can only originate from the granite porphyry and prove the material exchange between both magmas. That phenocrysts migrate is only possible if both partners are liquid.
 

Greenish and grey plagioclase inclusions
The second group of inclusions are single plagioclase, which are crystals or larger fragments of greenish or greyish colour in the granite porphyries. They are clearly visible in many of the pictures shown here. Because these inclusions are a mineral and usually only a single crystal, they are called xenocryst, meaning "foreign crystal". (Plural: xenocrysts)
In order to determine them as plagioclase, one needs a fresh broken surface. If the plagioclase is not too much decomposed, you can see the twin stripes typical for plagioclase. In rare cases the twins can be seen on the surface of erratics.
The size of these plagioclase inclusions is quite different. If you also look for small, mostly greenish inclusions you will often find several in one stone.
Some inclusions are the size of a fist. Then they are mostly fragments of a plagioclase rock, i.e. anorthosite.

Anorthosite also fits geologically into the picture, because the magmas we are talking about here often occur together with anorthosites. Presumably, 1.5 billion years ago the rising granite porphyry broke through an anorthosite and the coarse-grained inclusions are its remains. Strictly speaking, they should then also be called xenoliths.
The fact that such large plagioclase do not belong in a granite porphyry is also a result of the crystallization sequence in granitic magmas. This starts with the alkali feldspars and only later the plagioclase grows. Therefore the alkali feldspars in granites are almost always bigger. There are deviations, but not so strong that a single plagioclase crystal would be several times larger than the largest alkali feldspar.
 

Magmas in contact
How the exchange between a dark (mafic) and a granitic melt takes place depends on the temperature and viscosity of both. Mafic magmas are generally much hotter and much more mobile than granitic ones, which are extremely viscous due to their high quartz content. Mechanical movement also has an influence on whether complete mixing or only partial mixing occurs. The latter is also known as "magma mingling". This refers to the only partial mixing, in which inclusions of one rock remain within the other. Usually these are dark inclusions surrounded by light-coloured rock.
If, on the other hand, a complete mixing of two magmas occurs, this is called "magma mixing". Ring quartz porphyries are good examples of this. They look homogeneous and you can't see the absorbed dark melt. Only the black reaction rim of the quartzes is an indication of their effect.
 

Ring quartzes in other rocks
In rare cases, the black-ringed quartz is also found in neighbouring rocks such as the Åland Rapakivi or in some quartz porphyries with a fine-grained matrix. (Picture 21, Picture 22)
 

The origin of the granite porphyry
Granite porphyry occour on Åland mainly in three areas: One is north and east of the capital Mariehamn, a second south of it. By far the largest occurrence, however, is off the west coast in the sea area "Signilskjärsfärden".
(Map picture 23)
This area of porphyry is about 60 km2, but of course only the rock on the islands is accessible. What it looks like under water can be seen with the help of local erratics on the islands.

Most of the Åland granite porphyry or „Ring Quartz Porphyry“ found in Central Europe comes from this area. A smaller part of the erratics comes from the deposits around Mariehamn. Occasionally granite porphyry can also be found in the quartz porphyry dyke of Hammarudda. There both textures merge into each other and cannot always be clearly separated.
 

Erratics
Erratics of ring quartz porphyries are found in glacial deposits with a lot of Baltic rocks. Two particularly beautiful erratics with xenoliths/xenocrysts are presented.

The material exchange between the granite porphyry and the mafic inclusion is visible here. In Figure 25 a large quartz has left the reddish porphyry and is already within the dark inclusion on the right. The same in Fig. 26, where several quartzes are in the dark inclusion. Each has a black reaction rim, caused by the pyroxene from the surrounding melt. On top of each is a thin rim of reddish feldspar.

The second erratics contains two large, grey plagioclase xenocrysts. Both have the same colour, but the upper plagioclase is reflecting and therefore seems to be lighter. It was photographed in a reflecting position so that the typical twin stripes are visible (picture 28).
Grey plagioclase are rather rare. Mostly they look greenish, as the last samples show.

 

Origin of the samples:
Picture 1 Ring quartz porphyry, north of Mariehamn (N60.13160 E19.93287)
Figure 2 Ring quartz porphyry, Södra Västerskär island (N60.17614 E19.32062)
Figure 3 Ring quartz porphyry, Enskär Island (N60.20822 E19.33028)
Figure 4 Ring quartz porphyry, Hammarudda coast, near N60.09070 E19.76758
Figure 5 Ring quartz porphyry with graphic intergrowths,
                Södra Västerskär island (N60.17614 E19.32062)
Fig. 6 Ring quartz porphyry with graphic intergrowths, Glasskär island (N60.17955 E19.38894)
Figure 7 Ring quartz porphyry, Enskär Island (N60.20819 E19.33184)
Picture 8 brown Ring quartz porphyry, outskirts of Mariehamn (N60.142616, E19.93398)
Figure 9 Ring quartz porphyry, north of Mariehamn (N60.13160 E19.93287)
Figure 10 Ring quartz porphyry, Norra Västerskär island (N60.18407 E19.31207)
Figure 11 Pending on the island of Hamnskär, at N60.19306 E19.34840
Figure 12 Hammarudda quartz porphyry at N60.09070 E19.76758
Figure 13 Xenolite in Ring Quartz Porphyry, north of Mariehamn (N60.13160 E19.93287)
Picture 14 bedrock in the western harbour of Mariehamn, (N60.10522 E19.92450)
Picture 15 ditto
Figure 16 Ring quartz porphyry, north of Mariehamn (N60.13160 E19.93287)
Figure 17 Coast of Hammarudda, near N60.09070 E19.76758
Figure 18 Granite porphyry with plagioclase xenolith, Enskär Island (N60.20819 E19.33184)
Figure 19 Ring quartz porphyry, Måsskär island, approximately at N60.23844 E19.31690
Figure 20 Granite porphyry, Hammarudda coast, at N60.09070 E19.76758              
Figure 21 Åland Rapakivi, Gamlan Peninsula, (N60.41100 E19.76550)
Figure 22 Local erratics on Enskär (N60.20901 E19.32977)
Picture 24 erratics (Baltic Sea) Collection ?
Picture 25 erratics (Baltic Sea)
Picture 26 Erratics (Baltic Sea)
Picture 27 erratics (Baltic Sea), collection Bräunlich
Picture 28 erratics (Baltic Sea), collection Bräunlich
Figure 29 Ring quartz porphyry, Norra Västerskär island (N60.18407 E19.31207)
Figure 30 Ring quartz porphyry, Norra Västerskär island (N60.18407 E19.31207)
Figure 31 Ring quartz porphyry, Södra Västerskär island (N60.17614 E19.32062)
Figure 32 Ring quartz porphyry, Södra Västerskär island (N60.17614 E19.32062)
Figure 33 Ring quartz porphyry, Måsskär island, approximately at N60.23844 E19.31690
Figure 34 Ring quartz porphyry, Måsskär island, approximately at N60.23844 E19.31690
Figure 35 Ring quartz porphyry, Måsskär island, approximately at N60.23844 E19.31690
Figure 36 Ring quartz porphyry, Måsskär island, approximately at N60.23844 E19.31690


Specimen marked "X. de Jong" were collected by Xander de Jong and Piet Thijssen and are now in the collection of the museum "de Bastei" in Nijmegen. (Gerard Noodstraat 121, 6511 ST Nijmegen, NL)

All other samples and all photos: kristallin.de

 

top