SW-Schweden 3: Varberg und Ullared

Charnockit von Varberg

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Blick in einen alten Charnockit-Steinbruch zwischen Varberg und Apelviken. Das Charnockitvorkommen von Varberg stellt das größte seiner Art in Europa dar, neben einigen kleineren weiteren in SW-Schweden (z.B. Charnockit von Björnamossa). Während bei felsischen Gesteinen wie z.B. Graniten oder leukokrate Orthogneise auch hochgradige Metamorphose keinen durchgreifenden Umbau des Mineralbestandes bewirkt, sondern in Gegenwart von Fluiden (Teil-)Aufschmelzung/Migmatisierung bewirkt, sind Charnockite das Ergebnis (verhältnismäßig) trockener Hochtemperatur-Metamorphose (Granulitfazies) von felsischen Edukten (Biotit-Granite, Orthogneise). Entscheidend ist nach Möller et al. (1996) das Auftreten von Pyroxenen (Orthopyroxen nach Vinx 2013), die makroskopisch aber nicht feststellbar sind. Im Varberg-Charnockit ist letzterer zudem teilweise retrograd in Hornblende umgewandelt.

Es bestehen Ähnlichkeiten in der Genese zum Torpa-/Tjärnesjö-Granit sowie an anderen Orten fließende Übergänge in „charnockitisierten“ (pyroxenführenden) Gneisen (s. Träslövsläge). Harlov et al. (2012) sprechen von der Varberg-Torpa-Charnockite-Granit-Assoziation, einem synmagmatischem Auftreten beider Gesteine. Sie ermittelten Alter von 1399 ± 6 Ma (Charnockit) und 1380 ± 12 Ma (Torpa-Granit). Die Bildungstemperaturen des Charnockits lagen bei 750–850°C und 800–850 MPa (8-8,5 kbar). Die Quelle für das gemeinsame Magma von Charnockit und Torpa-Granit könnte ein fluidreicher Basalt an der Krustenbasis gewesen sein. Durch fraktionierte Kristallisation entstand aus dem basaltischem Magma das für die Charnockitbildung verantwortliche Magma. Dieses enthielt Fluide, in denen CO2 aber ein Übergewicht über H2O besaß, was die Stabilität von Ortho-/Klinopyroxen begünstigte. Basierend auf dieser Vermutung wäre der Varberg-Charnockit von der Genese her eher ein magmatisches Gestein bzw. ein „charnockitisierter“ Plutonit als ein Metamorphit. Allerdings versuchen die Autoren nicht, diese kontroverse Frage abschließend zu klären.

Grafik aus: Harlov et al. (2012); Journal of Petrology Vol. 54, Issue 1. Die Karte zeigt die Ausdehnung des Varberg-Charnockits. Folgende Proben stammen aus dem südlich der Stadt gelegenen Teil des Vorkommens. Weiter nördlich erkennt man die enge Assoziation mit dem Torpa-Granit, der sogar einen Teil des Charnockits umschließt.

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Charnockitfelsen am Strand von Apelviken S Varberg, BB etwa 1 m. Der Charnockit von Varberg weist häufig Gneisgefüge auf, das nach der Charnockit-Bildung entstand. Das Bildungsalter fällt nach Möller, Welin & Gorbatschev (1978) zeitlich in das „Halland-Event“. Jedoch muß auch die svekonorwegische Orogenese einen größeren Einfluß gehabt haben, wie Sm-Nd-Datierungen ergaben (893 ± 5 Ma). Mit dieser Isotopendatierung lassen sich partielle Schmelzbildungen in krustalen Gesteinen rekonstruieren.

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Charnockit, anstehend und als Abraum einstiger Steinbruchtätigkeit N Apelviken. Hier können reichlich geeignete Proben gesammelt werden. Es treten verschiedene Varianten des Charnockits auf, feinkörnige, mehr oder minder stark foliierte Varianten mit oder ohne Feldspat-Megakristallen sowie grobkristalline und porphyrische Varianten. Der Varberg-Charnockit ist als Leitgeschiebe geeignet.

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Frische Bruchfläche einer Probe aus dem ehem. Steinbruch Apelviken. Charakteristisch für den Varberg-Charnockit ist die grüne Farbe des Feldspats. Das Gefüge vermittelt magmatischen Charakter durch die Regellosigkeit und Körnigkeit sowie metamorphen Charakter durch die schwach ausgeprägte Foliation dunkler Minerale.

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Eine Bruchfläche entlang der Foliationsebene verstärkt noch den Eindruck eines magmatischen Gefüges. Meine eigenen makoskopischen Beobachtungen an frischen Bruchflächen gesammelter Proben liefern nur begrenzte Aussagen über den Mineralbestand. In einer meist zuckerkörnigen Matrix sind hin und wieder gerundete Quarze zu erkennen. Der wesentlich größere Anteil des Gesteins besteht aus Feldspat. Diese Körner sind transparent. Die Farbe der meist fein- bis mittelkörnigen Matrix schwankt von kräftig grün, seltener hellgrün bis bräunlich-grün. Einzelne erkennbare Feldspatkristalle in der Matrix sind auch farblos transparent ausgebildet, in einem einzigen Falle war die typische Zwillingsstreifung eines Plagioklas zu erkennen. Nicht beobachtet wurde Granat, der hin und wieder auftreten soll (Zandstra 1988). Die Flecken und Aggregate dunkler Minerale sind nicht zu differenzieren. Ob es sich hier um Klinopyroxen oder Hornblende handelt, bleibt aufgrund der feinen Körnigkeit offen. Lediglich der lebhafte Glasglanz einiger größerer schwarzer Körner deutet auf Amphibol hin. Asklund (1946) erwähnt reichlich auftretenden Titanit, den ich ebenfalls nicht sicher erkannt habe. Allenfalls winzige gelbliche Körner in den schwarzen Mineralen könnten Titanit sein. Megakristalle von Feldspat, vermutlich Alkalifeldspat, treten häufig auf, sind abgerundet und erscheinen wie rotiert. Perthitische Entmischung ist an ihnen nicht zu beobachten.

Weitere Beschreibungen und Bilder der südwestschwedischen Charnockite gibt es auf skan-kristallin und kristallin.de. Danach sind die enthaltenen Feldspäte Orthoklas und Mikroklinperthit, was man allerdings makroskopisch nicht unterscheiden kann. Lediglich an den Megakristallen kann man aufgrund der Verzwilligung nach dem Karlsbader Gesetz Alkalifeldspat erkennen. Die grüne Farbe der Feldspäte ist unüblich im Vergleich zu anderen Magmatiten. Auch Varianten mit bräunlich-rotem Feldspat treten auf, habe ich aber nicht angetroffen. Plagioklas ist unscheinbar in der Zwischenmasse zwischen den Körnern enthalten. Darüber hinaus kann der Varberg-Charnockit schwankende Mengen an Quarz enthalten. Pyroxene sind Diopsid (Klinopyroxen) und Enstatit (Orthopyroxen), die nur mikroskopisch zu erkennen sind. Schwarze Minerale sind Augit und Hornblende, die eine Bildung der retrograden Metamorphose sind.

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Am Strand N Apelviken findet man zahllose Gerölle von Varberg-Charnockit. Die frische grüne Farbe geht bei Verwitterung schnell in gelbliche und bräunliche Farbtöne über. Rechts ein rotierter Feldspat-Kristall. Es scheint, daß die schwarzen Minerale das Feldspatkristall „umfließen“.

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Abgerundeter Kalifeldspat als Karlsbader Zwilling. Die grünen Megakristalle stellen ein Relikt aus dem Eduktmagma dar.

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Gelblichgrüner Charnockit mit Feldspat-Megakristall. Schöne flache Handstücke finden sich auf den Halden zwischen Festung und dem Ortsteil Apelviken, wenngleich sie eine mehr oder weniger dicke Verwitterungsschicht besitzen. Das Gestein vor Ort erwies sich bei der Bearbeitung als ziemlich widerspenstig. So ließen sich keine schönen Handstücke mit größeren ebenen Flächen entgegen der Foliationsrichtung schlagen. Dieses Stück ist eines von zahlreichen plattigen Lesesteinen.

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Ein weiteres aufgelesenes Handstück.

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Gneisiger Charnockit mit feiner Foliation vom Strand in Apelviken. Etwas Quarz ist zugegen, die Texturierung und die grüne Farbe des Feldspats lassen einen Charnockit vermuten.

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Auffällig am Strand waren auch gelegentliche Funde von Granatcoronit. Ähnliche Gesteine dieser granatcoronitischen mafischen Granulite stehen z.B. N Varberg auf Grasskär an (siehe dieser Reisebericht). Dieses Stück weist recht klare Korngrenzen sowie einen hohen Gehalt an Plagioklas auf. Auf einer Bruchfläche (im Bild nicht zu sehen) sind grünlich-schwarze Pyroxene mit Coronen aus Hornblende zu erkennen, vermutlich eine Folge retrograder Anpassung.

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Noch deutlicher ist die Corona-Bildung von Granat an der Grenzlinie zwischen Pyroxen (schwarzgrün) und Plagioklas (weiß) an diesem Exemplar zu beobachten, ebenfalls ein Strandgeröll aus Apelviken. Auch hier scheint viel Hornblende (schwarz) vorhanden zu sein.

 

Tjärnesjön-Granit

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Parallel zum Varberg-Charnockit drang der Torpa-Granit auf, der ein recht charakteristisches Erscheinungsbild besitzt und möglicherweise als Leitgeschiebe geeignet ist. Am See Tjärnesjön habe ich die Gelegenheit genutzt, wenigstens an einem Aufschluß die etwas feinkörnigere Variante, den Tjärnesjön-Granit, zu sammeln. Die Aufschlußsituation war etwas dürftig, der in der Literatur (Möller et al. 1996) angegebene Exkursionspunkt wurde zwar gefunden, eine vernünftige Probenahme war aber nicht möglich, die Felsen waren glatt und ohne Ansatzmöglichkeiten. Dieses Stück stammt aus einem kleinen Straßenaufschluß 250 m SE von Bålabron. Auch im Tjärnesjö-Granit soll man gelegentlich Pyroxen finden, makroskopisch habe ich allerdings nichts derartiges erkannt. Charakteristisch für diesen Granit sind die cm-großen runden Orthoklase von dunkel violettbrauner Farbe, umringt von hellrotem Plagioklas. Der Torpa- und Tjärnesjön-Granit sind wichtige Gesteine zur Rekonstruktion der Deformation im SGR. Ihr Intrusionsalter als anorogene Granite mit 1,39 Ga liegt zeitlich nach dem „Halland-Event“, einer älteren Deformations-/ Migmatisierungsphase vor 1,43 Ga. Die Deformation dieser Granite ist also nur noch durch die svekonorwegische Orogenese entstanden (monometamorphes Event).

 

Retroeklogit von Ullared

In der Gegend von Ullared gibt es ein Vorkommen von hochmetamorphen Metabasiten, die einer eklogitfaziellen Metamorphose unterlagen und retrogradiert wurden (Retroeklogite). Eingebettet liegen diese kleinen Vorkommen (Linsen von max. 1km²) in stark verfaltete bis mylonitische Gneise.

Eklogite als Metabasite, z.B. aus Basalten und Gabbros, entstehen durch entsprechend tiefe Versenkung, die nur in Subduktionszonen in Tiefen von 50-80 km, seltener aber auch bei Krustenverdickung (Kontinent-Kontinent-Kollisionen) möglich ist. Im Falle des Eklogits von Ullared liegt die angenommene Bildungstiefe bei etwa 50 km und einem Druck von15 kbar (Möller et al. 2007). Eklogite fallen zunächst durch ihre rot-grüne Färbung („christmas rock“) und die hohe Dichte (3.4–3.5 g/cm3) auf. Letztere wird übrigens als einer der Antriebe der Subduktion von Ozeanplatten gesehen. Eklogite haben vom Mineralbestand nicht mehr viel gemein mit ihrem Edukt, da sich unter den eklogitfaziellen Bedingungen Granat und Omphacit (Na-Al-reicher Klinopyroxen mit den Endgliedern Diopsid und Jadeit) ± Kyanit, ± Quarz bilden und augitischen Klinopyroxen und Plagioklas ersetzen. Auf dem rückläufigen Wege der Metamorphose, also bei Abnahme der bei der Bildung herrschenden maximalen Druck- und Temperaturverhältnisse (retrograder Pfad), kehren sich Mineralreaktionen um, sodass in den Retroeklogiten von Ullared neben Granat auch Amphibol und Plagioklas auftreten. Es finden jedoch nicht die gleichen Mineralreaktionen wie auf den prograden Pfad statt, da sich das Zusammenspiel von Temperatur, Druck und chemischen Bedingungen deutlich unterscheiden kann. Eine prograde Mineralreaktion der Bildung vom Omphacit in Basiten ist Albit → Jadeit + Quarz oder auch Plagioklas (Albit+Anorthit) + Klinopyroxen (Augit) → Granat (Almandin+Pyrop) + Klinopyroxen (Jadeit+Diopsid) + Quarz (pers. Mitt. R. Lach). Im retrograd überprägtem Eklogit reagiert Omphacit unter Druckentlastung zu Plagioklas-(Hornblende)-Diopsid-Symplektiten. Eine weitere retrograde Reaktion ist Granat + Quarz → Klinopyroxen (Diopsid) + Plagioklas. Aus diesem Grunde findet sich im Retroeklogit auch wieder reichlich Plagioklas, obwohl der Eklogit plagioklasfrei ist.

Zeitlich fällt die Bildung des Eklogits von Ullared in die Svekonorwegische Orogenese vor ca. 950 Ma (Bildung des Superkontinents Rodinia). Es konnten retrograde p-T-Bedingungen ermittelt werden von etwa 750°C und 10,8 kbar (Möller 1998, entspricht etwa 35 km Versenkungstiefe). Peak Pressure lag bei 17 kbar und 700°C (aus Dyck 2011, >50 km Versenkungstiefe). Die Rekonstruktion des prograden Pfades durch Fe/Mg-Gehalte in den Granaten (Möller 1998), vom Kern zum Rand gemessen, legen nahe, daß der Eklogit nur wenige Millionen Jahre höheren Temperaturen ausgesetzt war. Durch Dekomprimierung erfolgte schnelle tektonische Exhumierung, was sich in „gefrorenen“ und übersprungenen chemischen Reaktionen äußert. Schnelle Exhumierung ist wahrscheinlich dem spätorogenen gravitationalen Kollaps des Orogens oder Plattendivergenz bzw. einem tektonischem Dehnungsregime geschuldet, durch Verwitterung und Abtragung des Orogens alleine ist sie nicht zu erklären.

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Die Stelle des Eklogit-Aufschlusses von Ullared war zunächst nicht leicht zu finden, so irrte ich im Wald umher und fand wenigstens ein Geröll eines angewitterten Retro-Eklogits. So oder ähnlich könnte das Gestein auch am Strand aussehen, wobei es im Geschiebe aufgrund der geringen räumlichen Ausdehnung des Anstehenden äußerst selten gefunden wird. Retroeklogite müssen aber nicht zwingend aus Ullared/Halland stammen, wie die Untersuchung eines Geschiebes aus den Niederlanden ergab, s. hierzu Langendoen/van Roermund (2007). In diesem Falle stammte der Retroeklogit aus Jämtland. Auch in Norwegen gibt es Vorkommen, die aber aufgrund der Eiszugrichtungen kaum nach Mitteleuropa gelangt sein können.

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Eklogitfelsen im Wald. Der Eklogitkörper weist Lagenstrukturen auf von gröberen zu feineren Granaten, wahrscheinlich spiegelt sich hierin eine unterschiedliche Körnigkeit oder Zusammensetzung des Eduktes (Basalte bis Gabbros bzw. magmatisches layering des Gabbros) wider.

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Retroeklogit mit zahlreichen großen Granaten, BB 20 cm. Die retrograde Prägung des Eklogits äußert sich hier besonders deutlich in den grünschwarzen Coronen (vermutlich Hornblende-Klinopyroxen-Plagioklas-Symplektite) um die Granate. Diese Coronen entstehen bei unvollständig ablaufenden Mineralreaktionen bzw. durch chemisches Ungleichgewicht während des Aufstiegs (retrograder Pfad).

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Ausschnitt vom Stück eines aufgelesenen, angewitterten Retroeklogits. Bis cm-große rote Granate liegen in einer Matrix aus angewitterten schwarzen, schwarzgrünen und weißen Mineralen ohne klare Korngrenzen. Vermutlich handelt es sich um Plagioklas, Pyroxen und Amphibol, die in symplektitischer Verwachsung vorliegen.

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In einem stärker verwitterten und feinkörnigerem Stück treten die zahlreichen roten Granate deutlich hervor. In diesem Stück ist auch Quarz (farblos) gut von Plagioklas (gelblich) zu unterscheiden.

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Frische Bruchfläche, mit pyropbetontem, hellrotem Granat, Plagioklas (farblos bis weiß), Quarz (farblos), grüne, streifige Partien von Pyroxen oder Pyroxen-Symplektit und vermutlich Amphibol (schwarz). Als transparentes blaues Mineral könnte noch Kyanit zugegen sein, der zusätzlich zu Granat und Omphacit faziestypisches Mineral der Eklogitfazies ist, wenn ausreichend Al-Phase vorhanden ist (Markl 2015). Es kann sich bei den bläulichen Partien aber ebenso um Symplektite von Sapphirin+Plagioklas handeln.

Dyck (2011) fand in einer Probe Retroeklogit Granat, Hornblende (Amphibol), Quarz, Plagioklas, Klinopyroxen (grün), Biotit sowie Akzessorien von Rutil und opaken Mineralen (Ilmenit?). Omphacit zerfällt retrograd unter Bildung von Symplektit (feine Verwachsungen von Mineralen), die nur mikroskopisch wahrnehmbar sind (Cpx+Hbl+Pl- und Bt+Pl-Symplektite); Quarz bildete 5-10 mm große Aggregate; Plagioklas und Hornblende können zwischen die Granatkörner wachsen. Hornblende bildet auch einzelne größere Kristalle. Symplektische und coronitische Strukturen sind häufig, vor allem um Granat.

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Angefeuchtete Schnittfläche eines grobkörnigen Retroeklogits mit recht großen roten Granaten, die von dunklen Coronen umgeben sind (Symplektite). Der weitere Mineralbestand muß ohne mikroskopische Untersuchung mehr oder weniger Vermutung bleiben. Nahe liegen aber Plagioklas und Quarz (farblos bis weiß), Hornblende oder Biotit (schwarz), Klinopyroxen (grün). Diese Minerale kommen weniger in identifizierbaren Mineralkörnern als in feinkörnigen symplektitischen Verwachsungen vor. Auch die weißen Schlieren mit dunklem Rand sind vermutlich Symplektite.

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Eine weitere Schnittfläche, angefeuchtet, feinkörniger. Hier erkennt man deutlich blaue Mineralbestände, die auf Kyanit schließen lassen. Die Trübung der blauen Körner könnte aber auch auf symplektitische Verwachsungen von Sapphirin + Plagioklas schließen lassen, die retrograd an der Grenzfläche Kyanit + Omphacit entstehen können (Möller 1999). Allein anhand eines makroskopischen Befundes bleibt dies jedoch Spekulation. Für eine Symplektit-Bildung spricht die Trübung dieser Bereiche.

Auf dem retrograden Pfad werden nach Möller (1999) so manche weitere exotische Minerale gebildet wie Skapolith (hellgrüne Lichter, durchscheinend bis opak), die typisch sind für retrograde Amphibolitfazies in Eklogiten. Ebenso verhält es sich mit Sapphirin, einem blauen Mineral, welches mit Plagioklas Coronen um Kyanit bildet. Sapphirin entsteht aus Kyanit und Omphacit im Zuge der retrograden Druckentlastung. Sapphirin/Plagioklas-Bildung könnte die Regel bei Hochtemperatur dekomprimierten retrogradierten Kyanit-Eklogiten sein (Möller 1999).

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Einen polierten Retroeklogit von Ullared fand ich in der Sammlung der BGR in Berlin/Spandau (M. Bräunlich legit). Corona-Bildungen um Granat sind hier nicht deutlich zu erkennen, aber die Beschaffenheit der Zwischenmasse, die im wesentlichen aus Symplektiten von Amphibol, Pyroxen und Plagioklas bestehen dürfte. Weitere Bilder von Retroeklogiten auf skan-kristallin.

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Im Wald habe ich auf der Suche nach dem Eklogit weitere Gesteine entdeckt, wie diesen Gneis-Felsen mit reichlich feinkörnigem Granat und verhältnismäßig wenig dunklen Mineralen. Granatreiche intermediäre Gneise umgeben die Bereiche der Eklogit-Linsen, das Erscheinungsbild dieser Gneise ist sehr variabel (Dyck 2011).

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Entdeckt wurde auch ein alter Schurf. Auf einer Halde lag ausschließlich derbes Quarzgestein. Auf was hier einstmals gebaut wurde, konnte nicht ermittelt werden.

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Kein Retroeklogit, wahrscheinlich aber ein Metabasit mit Reaktionshöfen (Coronen?) um grünliche Minerale. Mineralbestand ist wohl Plagioklas (weiß), Hornblende (schwarz) und vermutlich Klinopyroxen (grün). Granat fehlt, würde man aber bei Gesteinen der Eklogit- bis Oberen Amphibolitfazies, wie sie im Raum Ullared auftreten, erwarten. Allerdings gibt es wohl auch retrogradierte Eklogite, die keinen Granat mehr enthalten (Austin Hegardt E. et al. 2005). Mit makroskopischen Mitteln bleibt dies aber Spekulation.

 

Gislaved

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In der Nähe von Gislaved sollte es einen grobkörnigen Mafischen Granulit geben, der coronitische Textur zeigt. Leider habe ich aus Zeitgründen die Beprobung der entsprechenden Halde zu oberflächlich vorgenommen, so daß als Probe hier lediglich ein Metabasit mit mutmaßlich doleritischem Reliktgefüge, aber ohne makroskopisch erkennbaren Granat vorliegt.

 

Literatur

Eklogite auf kristallin.de und auf sandatlas.org.

Austin Hegardt E. et al. (2005, Abstract): Eclogites in the central part of the Sveconorwegian Eastern Segment of the Baltic Shield: Support for an extensive eclogite terrane, GFF 127, 3 S. 221-232

Dyck, B., 2011: A key fold structure within a Sveconorwegian eclogite-bearing deformation zone in Halland, south-western Sweden: geometry and tectonic implications. M.Sc. Thesis in geology at Lund University, Nr. 279, 42 pp. 45 hskp/ECTS.

Harlov, Van Den Kerkhof, Johansson: The Varberg–Torpa Charnockite–Granite Association, SW Sweden: Mineralogy, Petrology, and Fluid Inclusion Chemistry; Journal of Petrology, Vol. 54, Issue 1, p. 3-40 (2012)

Langendoen, van Roermund: An investigation into the genesis of an erratic (retro) eclogite
block from Haren, Groningen, the Netherlands, in: Netherlands Journal of Geoscience 86-2, S. 145-157 (2007).

Markl (2015): Minerale und Gesteine, 3.Auflage, Springer Spektrum

C. Möller, J. Andersson, B. Dyck, I.A. Lundin: Exhumation of an eclogite terrane as a hot migmatitic nappe, Sveconorwegian orogen (Abstract); Lithos Volume 226, 1 June 2015, Pages 147–168

Möller, C., 1999. Sapphirine in SW Sweden: a record of Sveconorwegian (Grenvillian) late-orogenic tectonic exhumation. Journal of metamorphic Geology, 17, p 127-141.

Möller, C., 1998. Decompressed eclogites in the Sveconorwegian (Grenvillian) orogen of SW Sweden: petrology and tectonic implications. Journal of metamorphic Geology, 16: p 641-656.

 

3 Gedanken zu „SW-Schweden 3: Varberg und Ullared

  1. Siim

    Beautiful pictures. Charnockite looks similar to the Lofoten charnockites. I plan to go and discover Sweden next spring or summer and will definitely include Varberg if possible. I did not understand very well how the Ullared eclogite is related to the charnockite because my German is really bad and where is it located. It would be nice to include it as well. Nice job with the photos.

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    1. admin Artikelautor

      Thank You Siim! There´s no direct correlation between Varberg-Charnockit and Ullared Retroeclogite except both locations are well-known and famous outcrops in SW-Sweden and important for glacial erratics knowledge. They deserved a separated discussion.

      Antworten
  2. Pingback: Exkursion SW-Schweden 1: Kullaberg | Geologische Streifzüge

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