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Distribution of Permian pegmatites and spodumene pegmatites in the Austroalpine unit
geochemical and geochronological investigations
Tanja Knoll
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium Naturwissenschaften: Erdwissenschaften
Betreuer*in
Ralf Schuster
DOI
10.25365/thesis.77683
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-18714.68234.473336-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Lithium ist ein Metall, das in der heutigen Gesellschaft unverzichtbar geworden ist, und die Nachfrage nach Lithium steigt ständig. Aus diesem Grund könnten kleine Lithiumvorkommen wie Spodumen-Pegmatite aus dem Ostalpinen Kristallin in Zukunft von wirtschaftlicher Bedeutung sein. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit deren Erforschung. Aufbauend auf den Ergebnissen der Projekte MRI Peg I und Peg II wurde eine Datenbank der Pegmatite des Ostalpinen Kristallins entwickelt. Mehr als 1400 Pegmatitkörper wurden dokumentiert und systematisch mit chemischen High-End-Methoden analysiert. Darunter befinden sich auch mehrere neu gefundene Spodumen-Pegmatite. Dies ermöglicht auch eine graphische Darstellung der Fraktionierung über ein großes Gebiet und auf verschiedenen Skalen. Neue geochemische und geochronologische Untersuchungen deuten auf eine zeitgleichen und kogenetische Bildung von Pegmatiten, fraktionierten Pegmatiten, Spodumenpegmatiten und Leukograniten hin, wobei die Spodumenpegmatite am stärksten fraktioniert sind. Aufgrund der Kartierung und der daraus resultierenden großen Anzahl von Proben (>1000) sowie der geochemischen und geochronologischen Untersuchungen im gesamten Ostalpinen Kristallin war es erstmals möglich, einzelne Pegmatitfelder zu klassifizieren. Aufgrund der zeitgleichen und kogenetischen Bildung wurden diese Felder zu einer Pegmatitprovinz zusammengefasst und somit die Austroalpine Pegmatitprovinz (AUPP) definiert. Die fraktionierten Pegmatite und Spodumen-Pegmatite enthalten verschiedene Minerale mit kritischen Spurenelementen wie Kassiterit, Kolumbit-Tantalit, Monazit, Apatit und Zirkon. Das seltene Vorkommen dieser Minerale im Gestein und ihre geringe Korngröße sprechen aber gegen eine wirtschaftliche Nutzung. Im Rahmen dieser abgeschlossenen Projekte wurde der Fraktionierungsgrad von spodumenfreien Pegmatiten umfassend untersucht und es wurden mehrere neue Spodumen-Pegmatite gefunden. Darüber hinaus wurden die genetischen Beziehungen von einfachen Pegmatiten, pegmatitischen Leukograniten, fraktionierten Pegmatiten und Spodumen-Pegmatiten zueinander und zu ihren jeweiligen Muttergesteinen herausgearbeitet. Mineralogische und chemische Analysen deuten darauf hin, dass die Schmelzen der Spodumen-Pegmatite durch Anatexis von Al-reichen, staurolithhaltigen Metapeliten bei metamorphen Bedingungen von etwa 675°C und 6,45 kbar entstanden sind. Diese Schmelzen waren in erster Linie mit Li angereichert, und die fraktionierte Kristallisation von einfachen Pegmatiten und Leukograniten erhöhte den Li-Gehalt auf 5000-10000 ppm und ermöglichte die Kristallisation von Spodumen. Dieses genetische Modell setzt keine großen Granitkörper voraus, die genetisch mit den Pegmatiten verbunden sind, welche in den ostalpinen Einheiten auch nicht vorhanden sind. Es legt nahe, dass auch metamorphe Einheiten mit anatektischen Glimmerschiefern und Paragneisen bei der Suche nach Spodumen-Pegmatiten berücksichtigt werden sollten. Die Ansicht, dass es sich bei bestimmten Pegmatit-Typen der Seltene-Elemente-Klasse um anatektische Bildungen ohne granitische "Mutterplutone" handelt, verbreitet sich derzeit in der Fachwelt rasant, und die Ergebnisse zu den in der Austroalpine Unit Pegmatite Province (AUPP) vorkommenden Pegmatiten wurden dementsprechend sehr positiv aufgenommen.
Abstract
(Englisch)
Lithium (Li) is a metal that has become essential in today's society and the demand for lithium is constantly rising. For this reason, small Li-deposits like spodumene pegmatite dikes in the Austroalpine Unit might become of economic importance in the future. This PhD-Thesis focuses on their investigation. A database of pegmatites in the basement of the Austroalpine Unit has been developed building on the results of the MRI Peg I and Peg II projects, in the framework of a consortium driven by GeoSphere Austria (formerly Geological Survey of Austria) and the Montanuniversität Leoben. More than 1400 pegmatite bodies were documented and analyzed systematically with high-end chemical methods. This includes several newly found bodies of spodumene pegmatite. This allows a graphic representation of the fractionation trends over a large area and at different scales. New geochemical and geochronological investigation indicate a contemporaneous and cogenetic formation of simple pegmatites, fractionated pegmatites, spodumene pegmatites and leucogranites, whereby the spodumene pegmatites are most fractionated and occur in highest structural levels. Due to the field work and the resulting large number of samples (>1000) as well as the geochemical and geochronological investigations in the entire Austroalpine Unit, it was possible for the first time to classify individual pegmatite fields. Based on their contemporaneous and cogenetic formation, these fields were grouped into a pegmatite province and thus the Austroalpine Pegmatite Province (AUPP) was formulated. Fractionated pegmatites and spodumene pegmatites contain several minerals hosting critical trace elements, like cassiterite, columbite-tantalite, monazite, apatite and zircon. However, except spodumene the rarity of these minerals and their small grain size argue against their commercial use. Additionaly, the genetic relationships between simple pegmatite, pegmatitic leucogranite, fractionated pegmatite and spodumene pegmatite and their host rocks has been investigated in a few key zones of the Austroalpine Unit Pegmatite Province. Using an approach integrating results from field work, geochronology, mineralogical and chemical analyses as well as geochemical modelling we developed a new genetic model for the formation of spodumene pegmatite. The melts crystallizing as spodumene pegmatite formed by anatexis of Al-rich, staurolite-bearing metapelites at metamorphic conditions of about 675°C and 6.45 kbar. In Permian time, these melts were primarily enriched in Li and fractional crystallization of simple granites and leucogranites increased the Li content up to 5,000-10,000 ppm, allowing spodumene to crystallize. This genetic model does not require large granite bodies genetically linked to the pegmatites, which are absent in the Austroalpine Unit. It suggests that metamorphic units with anatectic mica schists and paragneisses should also be taken into account when prospecting for spodumene pegmatites. The view that certain pegmatite types of the rare-element class represent anatectic formations without granitic “mother plutons” is currently spreading rapidly among experts, and the results on the pegmatites occurring in the Austroalpine Unit Pegmatite Province have accordingly received very positively.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Lithium Spodumen Pegmatit Ostalpines Kristallin Geochemische Modellierung Anatexis Staurolith Sm-Nd Alter Petrologie
Schlagwörter
(Englisch)
Lithium Spodumene Pegmatite Austroalpine Unit Geochemical Modelling Anatexis Staurolite Sm-Nd garnet age Petrology
Autor*innen
Tanja Knoll 
Haupttitel (Englisch)
Distribution of Permian pegmatites and spodumene pegmatites in the Austroalpine unit
Hauptuntertitel ()
geochemical and geochronological investigations
Publikationsjahr
2024
Umfangsangabe
iv, 156 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Frank Melcher ,
Walter Pohl
AC Nummer
AC17430792
Utheses ID
73187
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 426 |