Die Limousin-Tonalitlinie ist eine gürtelartige Aneinanderreihung tonalitischer, quarzdioritischer und verwandter Gesteine im nordwestlichen Massif Central Frankreichs. Die Gesteine entstanden im Zeitraum Oberdevon bis Unterkarbon. Sie unterscheiden sich von den anderen Granitoiden des Zentralmassivs durch ihren vorwiegend intermediären Chemismus und ihren Reichtum an Hornblende. Nach der Hauptphase der variszischen Regionalmetamorphose sind sie die ersten magmatischen Absonderungen und ähneln geochemisch andesitischen Laven mit kalkalkalischer Affinität.
Bezeichnung Der Begriff Limousin-Tonalitlinie (abgekürzt LTL), Französisch Ligne tonalitique du Limousin, wurde erstmals im Jahr 1971 von J. Didier und J. Lameyre in die wissenschaftliche Fachliteratur eingeführt. Zuvor waren die Gesteine noch als Quarzdioritmassive des Limousins bezeichnet worden.
Geographie und Geologie Die Nordwest-Südost-streichende Limousin-Tonalitlinie erstreckt sich über eine Distanz von 220 Kilometer ab L’Isle-Jourdain im Département Vienne bis nach Capdenac im Département Lot. Sie enthält insgesamt 25 größere Massive magmatischen Ursprungs, deren Gesteine überwiegend in der Oberen Gneisdecke auftreten.
Ihre Aneinanderreihung beginnt am Nordwestrand des Massif Central mit der Gruppierung um Saint-Barbant (mit dem Saint-Barbant-Quarzdiorit, dem Availles-Port-de-Salles-Granodiorit und dem Oradour-Fanais-Quarzmonzodiorit), in südöstlicher Richtung folgt dann die Gruppierung östlich von Confolens (mit dem Lacouture-Quarzdiorit, dem La-Gouyonnerie-Tonalit, dem Saint-Quentin-Quarzdiorit und dem Saulgond-Tonalit). Mehrere kleinere, verstreute Körper befinden sich an der Vienne in der Umgebung von Saint-Junien, wie beispielsweise der Saint-Brice-sur-Vienne-Tonalit, der Saillat-sur-Vienne-Tonalit (mit kleineren Vorkommen von assoziierten Quarzdioriten und Dioriten), der Saint-Junien-Quarzdiorit und der La-Bregère-Quarzdiorit. Im Süden von Limoges folgen der Aixette-Nexon-Quarzdiorit, der Saint-Jean-de-Ligoure-Diorit und der kleine Lalet-Diorit. Der Les Cars-Granit enthält ebenfalls kleinere Quarzdioriteinschlüsse. Weiter südlich im Bas-Limousin ist noch der Saint-Julien-le-Vendomois-Quarzdiorit anzuführen.
Weiter nach Südosten besteht eine Fortsetzung in die Corrèze mit Tonaliten bei Tulle und nördlich von Brive-la-Gaillarde als Umrahmung der Tulle-Antiklinale (Ladignac-Massiv, Lagraulière-Tonalit, Sainte-Féréole-Tonalit und Tulle-Gabbro mit Hornblendit). Weiter südlich folgen der Beaulieu-Tonalit bei Beaulieu-sur-Dordogne sowie die beiden Vorkommen bei Saint-Céré (Anglars-Quarzdiorit und Lagineste-Tonalit). Südlichster Endpunkt ist schließlich ein Tonalitvorkommen südlich von Capdenac (Capdenac-Tonalit).
Es existieren auch Vorkommen etwas abseits dieser Hauptlinie in der Unteren Gneisdecke. Beispiele sind der Exideuil-Quarzdiorit und der Mazières-Quarzdiorit. Im porphyrischen Chirac-Étagnac-Granit sind ebenfalls kleinere Tonalit- und Quarzdioritkörper eingeschlossen.
Der Tonalitgürtel beschränkt sich aber nicht nur auf das Limousin und den Westrand des Zentralmassivs, sondern findet nach Nordwesten eine Verlängerung über das im Untergrund des Aquitanischen Beckens (Seuil du Poitou) unter mesozoischen Sedimenten verborgene Charroux-Civray-Massiv in das Département Vendée bei Parthenay – Beispiele sind der Le-Tallud-Quarzdiorit und der Moncoutant-Quarzdiorit in der Haut Bocage. Werden diese Massive des Armorikanischen Massivs hinzugerechnet, so erreicht die Tonalitlinie immerhin eine Gesamtlänge von 400 Kilometer und stellt somit eine der bedeutendsten magmatischen Lineamente des Variszischen Orogens dar.
Geomorphologie Grusbildung und kugelförmige Verwitterungsformen sind gelegentlich zu beobachten.
Petrologie mini|300px|Gestreckter Mazières-Quarzdiorit. Relativ wenig beanspruchter Quarzdiorit oberhalb der Münze. Darunter eine mit Kalzit ausgefüllte Scherkluft, stellenweise noch im offenen Zustand. Darunter sehr stark zerscherter Quarzdiorit.
Die Massive der Tonalitlinie bilden vorwiegend Lakkolithkörper, die oft konkordant zur Foliation der metamorphen Wirtsgesteine verlaufen. Auch Phakolithe sind anzutreffen, welche entweder als Antiform (beispielsweise die Vorkommen an der Tulle-Antiklinale) oder aber als Synform (Saint-Julien-le-Vendomois-Quarzdiorit) organisiert sind.
Im Innern des Gesteinsverbandes finden sich des Öfteren ovale Amphibolitenklaven und seltenere Gneiseinschlüsse. Die Gesteinskörper können von mittelkörnigen, regellosen oder geregelten Graniten injiziert werden, auch rosafarbene Pegmatitadern kommen häufig vor.
Die relativ dunklen Gesteine des Tonalitgürtels zeichnen sich durch ihre intermediäre bis basische, chemische Zusammensetzung aus. Quarzdiorite und Tonalite herrschen vor, Diorite sind relativ selten. Ihr petrologischer Charakter ist durchweg kalkalkalisch.
Mineralogie Das mittel- bis grobkörnige Gefüge (Korndurchmesser 1 bis 10 Millimeter) zeigt eine bevorzugte Ausrichtung der Mineralkörner, die überwiegend zur regionalen Foliation und Lineation konkordant verläuft (Orthogneisifizierung). Die dunkle Gesteinsfarbe wird von schwarzen Glimmerlamellen (Biotit) und schwarzen bis grünen, prismatischen oder faserigen Amphibolen (Hornblende) verursacht. Daneben treten helle Minerale wie glänzender bis milchiger Plagioklas und milchig-glasiger Quarz auf. Der Plagioklas kann aufgrund von Kaliumsubstitution in Mikrograniteinschlüssen und Pegmatitadern eine Rosafärbung annehmen. An Akzessorien sind honigbrauner Titanit, Allanit und Sulfidminerale wie rosafarbener Pyrrhotin und goldgelber Chalkopyrit zu nennen.
Tonalite Die mittelkörnigen Tonalite bilden neben den eingangs erwähnten Vorkommen oft linsige Lagen in den wesentlich häufigeren Quarzdioriten. Ihr ursprüngliches, hypidiomorphes Korngefüge wird meist von einem eingeregelten, granoblastischen Gefüge überlagert. Diese Orthogneisifizierung ist oft nur sehr schwach entwickelt, sie kann aber bis zur vollständigen Auslöschung des ursprünglichen Gefüges voranschreiten. Die Tonalite sind definitionsgemäß sehr reich an Quarz und enthalten viel Biotit und nur wenig bis überhaupt keine Hornblende. Der Quarz tritt lagig, rekristallisiert auf und zeigt bei beginnender Orthogneisifizierung deutliche Streckung. Spuren von Kalifeldspat sind sehr selten. Endogene und exogene Umwandlungserscheinungen der Tonalite sind Serizitisierung und teils Saussuritisierung des Plagioklases sowie Entfärbung und/oder Chloritisierung des Biotits.
Quarzdiorite Sie stellen den weitaus häufigsten Gesteinstypus. Ihre Gefügeeinregelung fällt noch deutlicher aus als bei den Tonaliten. Auch bei ihnen wird das primär hypidiomorphe Korngefüge granoblastisch bzw. granonematoblastisch überlagert/ersetzt. Der Plagioklas ist ein (manchmal oszillierend) zonierter Andesin (An 40-50). Der meist xenomorphe Quarz tritt in mono- oder polykristallinen, lagigen Ansammlungen auf, zeigt undulöse Auslöschung und Rekristallisation. Er kann auch als Einschlüsse in Plagioklas und Hornblende vorliegen. Die grüne Hornblende (MgO 10,5 %, FeO 16,7 %) bildet subautomorphe Ansammlungen, bei beginnender Orthogneisifizierung entstehen blastische und poikiloblastische Gefüge. Der sehr pleochroische Biotit erscheint stellenweise als Knicklamellen mit sehr seltenen Zirkoneinschlüssen. Die Chloritisierung des Biotits kann unter Neubildung von Epidot und Prehnit sehr weit fortgeschritten sein; gelegentlich entsteht sogar mandelförmiger, die Glimmerlagen auseinanderdrückender Kalifeldspat. Akzessorische Mineralien, meist in Assoziation mit den Fe-Mg-Mineralien, sind Magnetit und/oder Ilmenit, Sulfide, Titanit, Apatit, Allanit und seltener Zirkon.
Prozentuale Zusammensetzung (Vol.-%): Quarz: 0–16 % Plagioklas: 20–82 % Mikroklin: 0–4 % Hornblende: 6–31 % Biotit: 8–25 % Akzessorien: 4 %
Diorite Die recht seltenen Diorite sind homogene, feinkörnige, meso- bis melanokrate Gesteine, die nur sehr wenig oder gar keinen Quarz mehr aufweisen. Eine Gefügeeinregelung ist sehr undeutlich zu erkennen. Sie treten meist sporadisch als Züge innerhalb der Quarzdiorite auf. Innerhalb dieser Dioritzüge können auch abgesonderte Hornblenditlagen vorhanden sein mit zentimetergroßen, automorphen, grünen Hornblenden. Zum Mineralbestand der Diorite zählen Plagioklas, Biotit, grüne Hornblende, Titanit, Apatit sowie akzessorische Oxide und Sulfide. Die Plagioklase sind xenomorph bis polygonal. Gelegentlich finden sich noch Pseudomorphosen von Hornblende nach Pyroxen. Der Biotit ist auch bei den Dioriten chloritisert oder prehnitisiert.
Prozentualer Mineralbestand (Vol.-%): Hornblende: 47 % Plagioklas: 34 % Biotit: 15 % Akzessorien: 4 %
Chemische Zusammensetzung Hauptelemente Anbei folgen mehrere, teils gemittelte chemische Analysen von Gesteinen des Tonalitgürtels: Oxid Gew. % Availles-Port-de-SallesGranodiorit Chirac-ÉtagnacTonalit Saint-BarbantQuarzdiorit Saint-Brice-sur-VienneTonalit SaulgondQuarzdiorit Quarzdiorite6 Analysen AnglarsQuarzdiorit La GuyonnerieDiorit Diorite3 Analysen Saint-QuentinDiorit LacoutureDioritSiO2 69,00 67,24 60,07 55,99 55,18 54,29 52,94 50,98 49,89 49,80 49,08TiO2 0,32 0,40 0,82 1,06 1,06 1,29 1,25 0,75 1,47 1,96 1,30 Al2O3 15,90 16,61 17,23 17,64 17,32 17,31 19,77 19,20 18,72 16,75 18,90Fe2O3 2,80 tot 1,07 6,57 tot 7,74 tot 8,55 tot 2,46 2,61 8,51 tot 2,70 11,08 tot 9,89 totFeO 2,84 6,55 5,82 7,16 MnO 0,06 0,09 0,13 0,13 0,15 0,11 0,07 0,15 0,18 0,22 0,16MgO 0,91 1,74 2,93 3,63 4,54 4,01 3,09 6,29 4,28 6,00 4,64CaO 2,60 4,33 5,82 7,14 7,65 7,16 7,22 9,31 8,20 9,00 8,01Na2O 3,55 3,38 3,44 3,42 3,43 3,36 3,90 2,76 3,64 3,18 3,62K2O 4,19 1,69 1,94 1,57 1,56 1,59 1,28 1,26 0,78 0,95 1,62 P2O5 0,13 0,11 0,13 0,26 0,10 0,27 0,25 0,09 0,47 0,40 0,51Flüssigkeitsverlust 1,00 0,63 0,82 1,00 1,06 1,07 0,90 1,02 1,02 0,90 1,02
Bei den Hauptelementen variiert der SiO2-Gehalt in den Gesteinen der Tonalitlinie zwischen 49 und 69 Gewichtsprozent, es handelt sich daher im Wesentlichen um intermediäre Gesteine. Die Summe der Alkalien Na2O + K2O schwankt hauptsächlich zwischen 4 und 5 Gewichtsprozent - typisch für subalkalische Hauptreihengesteine. Anhand des K2O-Gehalts von 0,78 bis meist nicht mehr als 2 Gewichtsprozent lässt sich ein kalkalkalischer Charakter der Mittel-K-Reihe erkennen. Die mafischen Diorite (um 50 Gewichtsprozent SiO2) besitzen zum Teil sehr hohe Konzentrationen an TiO2, MnO, Gesamteisen, MgO, CaO und P2O5. Die Gehalte an Na2O sind durchgehend recht hoch und deuten auf eine mögliche Spilitisierung der Gesteine hin.
Spurenelemente Spurenelementeppm Chirac-Étagnac Tonalit Saint-Brice-sur-Vienne Tonalit Saint-JunienDiorit Quarzdiorite6 Analysen Diorite3 Analysen Ba 597 667 996 741 444 Co 6 70 13 56 61 Cr 43 31 71 52 70 Hf 2,3 5,4 5,4 Li 50 69 69 Nb 4,8 11,6 11,6 Ni 12 15 12 13 29 Rb 52 49 50 43 27 Sr 372 604 531 596 685 Pb 15 10 10 Th 7,2 2,6 2,6 U 3,8 0,8 0,8 V 49 272 272 Y 7,2 29,2 29,2 Zn 69 139 139 Zr 88 268 268
Die Spurenelementanalysen sind leider etwas unvollständig. Sie offenbaren aber dennoch im Vergleich mit Inselbogen-Andesiten relativ hohe Werte für die Elemente Barium, Strontium, Vanadium und zum Teil auch für Kobalt, Niobium, Zink und Zirkonium. Die ermittelten Analysenwerte sind jedoch generell den bei Andesiten kontinentaler Subduktionszonen vorgefundenen Konzentrationen sehr ähnlich.Nickel, Uran und Thorium sind etwas abgereichert.
Isotopenverhältnisse Shaw und Kollegen (1993) geben für die Tonalitlinie des Limousins folgende Isotopenverhältnisse an: im Vergleich zu anderen Granitoiden des Zentralmassivs relativ niedrige 87Sr/86Sr-Verhältnisse, die sich zwischen 0,7047 und 0,7059 bewegen relativ hohes εNd zwischen − 0,7 und + 1,8 die initialen Bleiverhältnisse fallen mit 206Pb/204Pb=18,15–18,38, 207Pb/204Pb=15,57–15,62 und 208Pb/204Pb=38,06–38,26 recht homogen aus. Hierbei sind die initialen 207Pb/204Pb-Werte signifikant niedriger als in anderen Granitoiden des Variszikums.