Der Pohorje-Pluton ist ein miozäner Intrusivkörper des nördlichen Sloweniens.
Geographie Der Pohorje-Pluton, auch Bacher-Pluton oder Bachern-Pluton, ist etwa 15 Kilometer südwestlich von Maribor im Zentrum des Pohorje anstehend. Die nach Ostsüdost-ausgelängte Intrusion misst 27 Kilometer an ihrer Längsachse. Ihre Breitseite beträgt zwischen 4 und maximal 8 Kilometer.
Geologie mini|500px|Der Pohorje-Pluton (in rot) befindet sich mittig am rechten Kartenrand, am Übergang zur Pannonischen Tiefebene (gelborange)
Das Pohorje-Massiv und der nördlich vorgelagerte Kozjak bilden die am weitesten im Südosten gelegenen Kristallinmassive der Ostalpen. Sie liegen am Westrand des miozänen Pannonischen Beckens – ein riesiges intramontanes Einbruchsbecken zwischen den Karpaten, den Ostalpen und den Dinariden. Die beiden Massive bestehen aus kristallinem Grundgebirge und metamorphen Hüllserien des Austroalpinen Deckenstapels, deren unter Hochdruck- bis Ultrahochdruck-Bedingungen erfolgte Tektogenese auf die Eoalpine Orogenese vor 90 Millionen Jahren zurückgeht.
Die Intrusion erfolgte in mittelgradige Paragneise und Almandin-führende Schiefer der altkristallinen Hüllserie des Mittelostalpins. Beim Eindringen wurde das Wirtsgestein kontaktmetamorph zu Andalusit-Biotit-Schiefer verändert, die Kontaktaureole kann nahezu um den gesamten Pluton verfolgt werden, erkennbar an Hornblende-Hornfels, Skarn und dem Auftreten der Minerale Granat und Epidot.
Die tiefstgelegene tektonische Einheit im Pohorje-Massiv baut sich aus mittelgradigen, polymetamorphen Gesteinen auf – der wahrscheinlich präkambrischen Pohorje-Serie – Paragneise, Glimmerschiefer und Amphibolite, in die sporadisch Marmore, Quarzite, Eklogite und Serpentinite eingeschaltet sind. Die Pohorje-Serie wurde an ihrem strukturell tiefstgelegenen Abschnitt im Osten des Pohorje-Massivs von einer kreidezeitlichen Ultrahochdruckmetamorphose erfasst. Das genaue Alter der Ausgangsgesteine konnte bisher noch nicht bestimmt werden, da die Serie vollständig von der Alpenorogenese überprägt wurde.
Darüber folgen als oberste tektonische Einheit niedriggradiges Paläozoikum (Ordovizium bis Karbon), dessen Hangendes aus der pyroklastischen Magdalensberg-Formation aufgebaut wird. Seltene Fossilien ermöglichten es, ihr ein unterdevonisches Alter zuzuweisen. Diskordant folgen klastische, nicht-metamorphe Permotrias, Fetzen von triassischem Dolomit, Gosaureste sowie Sedimente des mittleren Miozäns.
Die ursprüngliche Überschiebungsbahn zwischen den beiden tektonischen Deckeneinheiten – die Remschnig-Überschiebung – wurde dann während der Oberkreide und erneut während des Miozäns reaktiviert und/oder deformiert, als das Alpenorogen auftauchte und exhumiert wurde. Mit Ausnahme des Mittelmiozäns intrudiert der Pohorje-Pluton alle oben angeführten Gesteine.
Das Pohorje-Massiv wird im Westen von der Südost-streichenden Labot-Störung (Lavanttal-Störung), einer dextralen Seitenverschiebung, abgeschnitten. Nur 2 Kilometer weiter südwärts verläuft die Periadriatische Naht.
Petrologie mini|300px|Gedenkplatte aus einem Werkstein des Pohorje-Plutons
Der linsenförmige Pluton ist von kalkalkalischer Affinität und wird entweder als Lakkolith oder als gekippter Batholith aufgefasst. Er besteht vorwiegend aus grauem, gleichkörnigem, mittel- bis feinkörnigem Granodiorit (mit Übergängen zu Tonalit), der örtlich begrenzte Übergänge zu einer porphyrischen Fazies zeigen kann und untergeordnet auch als Quarzdiorit auftritt. Im Zentrum der Intrusion finden sich mafische Enklaven. Sie liegen gestreckt vor und zusammen mit schwarzen Schlieren verleihen sie dem Gestein ein gestreiftes Äußeres. Cizlakit – ein Pyroxen-Hornblende Diorit bzw. Quarz-Monzogabbro – ist ein riesiger mafischer Xenolith am Südrand der Intrusion. Wahrscheinlich dürfte es sich hier um einen älteren Mafit/Ultramafit handeln, der vom sauren Magma assimiliert wurde.
Weiße bis hellgraue, 1 bis 50 Zentimeter mächtige Aplite und Pegmatite, aber auch mafische (basaltische bis andesitische) und dazitische Gänge durchschlagen die Intrusion und setzen sich im Wirtsgestein fort. An seiner Oberfläche treten auch kleinere Dazitkörper auf. Der Pluton enthält in seinem Südostabschnitt auch Enklaven des metamorphen Wirtsgesteins – eine größere, im Dach des Plutons sitzende, am Veliki Vrh (mit Kontakthof) und eine kleine, schmale am Südostende, die in dieselbe Richtung ausgelängt ist und einer rechtsverschiebenden, ebenfalls südost-streichenden Seitenverschiebung folgt.
Der Pohorje-Pluton zeigt flächiges Parallelgefüge (Foliation), das überwiegend nach Südsüdwest einfällt. Es entstand primär-magmatisch aber auch noch im duktilen Bereich aufgrund fortschreitender tektonischer Bewegungen während des Abkühlvorgangs des Plutons. Eine Lineation ist ebenfalls erkennbar anhand der bevorzugten Ausrichtung der Phyllosilikate und der relativ seltenen Hornblende sowie anhand von gestrecktem, degradiertem und rekristallisiertem Quarz.
Örtlich entstanden auch mylonitische und kataklastische Scherbänder. Der Dachbereich des Plutons insbesondere im Nordwesten wurde entlang der Horizontalen spröd verformt und ist aufgrund der vielen Störungen als Baustein vollkommen unbrauchbar.
Mineralogie mini|300px|Tonalithandstück des Pohorje-Plutons mit Pegmatitgang
Der Pohorje-Pluton führt folgende Minerale: Quarz – 20 bis 60 Vol. % Plagioklas Alkalifeldspat Biotit Hornblende Augit (selten) Myrmekit Akzessorien Der bis zu 5 Millimeter groß werdende Quarz ist oft vollständig dynamisch rekristallisiert. Mengenmäßig überwiegt der Plagioklas den Alkalifeldspat mit > 2:1 und ist als An55 recht Anorthit-reich. Er besitzt oft oszillierenden Zonarbau mit An52 im Kern und An26 an den Rändern. Der Alkalifeldspat ist ein Orthoklas, der örtlich triklinisiert vorliegen kann. Vorherrschendes dunkles Gemengeteil ist rehbrauner bis grüner, recht häufig vorkommender Biotit, der chloritisiert sein kann. Die Hornblende ist klein und liegt entweder als Magnesio-Hornblende oder als Tschermakit bzw. Ferro-Tschermakit vor. Als Akzessorien sind erwähnenswert Muskovit, Granat (Almandin) sowie seltener Beryll in Aplit- und Pegmatitgängen, Allanit, Apatit, Epidot, Rutil, Titanit, Zirkon, Zoisit, Chlorit, Karbonate und opake Minerale wie Magnetit.
Die Gegenwart von Myrmekit deutet auf metasomatische Vorgänge, genauer auf eine kräftige Kalium-Metasomatose des ursprünglichen Tonalits zu Granodiorit. Spätere Untersuchungen von Trajanova (2013) konnten diese metasomatischen Prozesse bestätigen, beschränkten sie aber räumlich auf die Umgebung der Remschnig-Überschiebung im Nordwesten des Plutons.
Kataklase ist erkennbar an Plagioklasen, die zertrümmert und randlich zerquetscht vorliegen könen, und deren Lamellen gelegentlich verbogen sind. Die mosaikhaften, undulös auslöschenden Quarze deuten ebenfalls auf Kataklase.
Chemische Zusammensetzung Hauptelemente Die Folgende Tabelle soll die chemische Hauptelement-Zusammensetzung der Pohorje-Magmatite veranschaulichen: Oxid Gew. % Dioritgabbro Cizlakit Quarzdiorit Granodiorit Normmineral Gew. % Dioritgabbro Cizlakit Quarzdiorit Granodiorit SiO2 52,40 53,70 55,10 65,60 Q 8,20 21, 20 TiO2 0,43 0,46 0,45 0,39 C 0,60 Al2O3 6,20 7,41 10,40 17,20 Or 3,70 8,30 13,90 Fe2O3 1,22 1,66 2,07 1,10 Ab 13,40 19,70 35,00 FeO 3,84 3,54 4,14 2,26 An 11,40 17,30 20,10 MnO 0,13 0,11 0,25 0,08 Di 55,20 47,90 MgO 15,10 13,60 9,26 1,32 En 10,60 11,50 3,30 CaO 17,30 16,50 11,70 4,35 Fs 1,40 2,80 2,80 Na2O 1,17 1,57 2,25 4,10 Mt 2,40 3,10 1,60 K2O 0,44 0,62 0,54 2,33 Il 0,90 0,90 0,70 P2O5 0,05 0,09 0,31 0,26 Ap 0,20 0,70 0,60 LOI 1,20 0,54 3,19 0,23 Die bimodalen Gesteine sind subalkalisch und gleichzeitig von kalkalkalischem Charakter mit mittlerem bis hohem Kalium-Gehalt. Es handelt sich um Granitoide des I-Typus. Ihr SiO2-Gehalt variiert zwischen 52 und 66 Gewichtsprozent SiO2, die Magmatite sind daher intermediär. Die sauren Granodiorite, aber auch noch die Quarzdiorite sind Quarz-normativ und daher an SiO2 übersättigt, die mafischen Glieder sind an SiO2 untersättigt. Die Granodiorite sind auch Korund-normativ und somit peraluminos. Quarzdiorit und Cizlakit sind Diopsid-normativ und folglich metaluminos.
Spurenelemente Tabelle mit Spurenelementen: Spurenelement ppm Dioritgabbro Cizlakit Quarzdiorit Granodiorit Cr 1648 1800 1100 60 Cs 0,89 1,10 1,80 3,20 Zr 54 62 82 223 Nb 7,0 5,0 4,0 16,0 Nd 20,6 23,0 23,9 39,8 Rb 16,0 22,0 26,0 86,0 Sr 279 470 480 910 Ba 286 620 150 1120 Th 6,48 7,70 0,50 25,0 Ta 0,26 0,52 0,45 1,57 Hf 2,02 1,90 1,30 5,40 La 22,9 23,4 8,45 58,8 Ce 45,0 47,1 28,1 111,0 Sm 4,26 4,85 6,33 6,50 Eu 1,03 1,08 1,39 1,41 Tb 0,52 0,517 0,785 0,710 Yb 1,90 1,26 2,08 2,29 Geochemisch ist der Pohorje-Pluton recht reich an lithophilen Elementen (LILE) und zeigt sehr hohe Gehalte an Lanthan und Cer. Er wird daher als ein partielles Aufschmelzprodukt von Amphibolit und Eklogit angesehen und kann somit nicht unter die periadriatischen Intrusiva eingereiht werden – wie früher vermutet wurde. Es besteht aber dennoch eine unbestreitbare Ähnlichkeit zu chemisch vergleichbaren Gesteinen des Karawanken-Tonalitplutons, zur Re-di-Castello-Gruppe des Adamello-Plutons und zum Bergell-Pluton. Dies trifft insbesondere für die Spurenelemente Hafnium, Zirkonium, Yttrium, Thorium und Uran, aber auch für die meisten Seltenen Erden zu. Eine gute Übereinstimmung zeigen auch die Elementarverhältnisse Ba/Sr, Ba/La, Nb/Th und Nb/U.
Bei den Seltenen Erden sind die LREE wesentlich höher konzentriert als die HREE. Aufgetragen zeigen sie ein sehr steiles und konsistentes Einfallen, das auf die Fraktionierung von Hornblende hinweist. Es ist nur eine schwach negative Europium-Anomalie zu erkennen, welche meist in den Tonaliten auftritt und eine mäßige Fraktionierung von Feldspäten indiziert. Die HREE verlaufen sehr flach und niedrig konzentriert. Dies deutet auf Fraktionierung von Klinopyroxen und spiegelt überdies den Druckunterschied bei der Differentiation des primären, mafischen Magmas wider, welche die Abtrennung von Amphibol gegenüber Klinopyroxen, Plagioklas und Magnetit bevorzugte.
Isotopenverhältnisse Isotopenverhältnis Dioritgabbro Diorit Granodiorit 1 Granodiorit 2 87Sr/86Sr 0,706659±8 0,707594±7 0,707062±4 0,706993±7 εSr 29,95 43,3 34,5 33,8 δ18O 6,7 7,0 7,7 7,9 Die 87Sr/86Sr-Verhältnisse sind relativ hoch und deuten auf Krustenkontamination. Die δ18O-Verhältnisse variieren von Werten des Oberen Mantels (6,7 ‰) zu Krustenwerten (7,9 ‰).
Petrogenese mini|400px|D18O-87Sr/86Sr-Diagramm mit der Position der Pohorje-Magmatite. Gabbro und Diorit befinden sich auf der AFC-Geraden, die Granodiorite sind krustal kontaminiert und streuen in Richtung kontinentale Sedimente.
Wie die Haupt- und Spurenelemente nahelegen, entstanden die Granodiorite und Tonalite des Pohorje-Plutons durch fraktionierte Kristallisation eines mafischen Magmas, das zusätzlich von einer beträchtlichen Krustenkomponente kontaminiert worden war. Der granodioritisch/tonalitische Plutonismus wurde insgesamt kontrolliert von der im Mesozoikum vorangegangenen Subduktion ozeanischer Kruste sowie von der Metasomatose des aufliegenden Mantelkeils einschließlich der darüberliegenden kontinentalen Kruste. Sämtliche Analysen bestätigen, dass das mafische Vorgängeragma einer olivintholeiitischen Zusammensetzung nahestand. Als Aufschmelzquelle darf anhand von Spurenelement-Modellierungen ein geringfügig metasomatisierter Granatperidotit angenommen werden. Aus der zuzüglich erfolgten Assimilation und fraktionierten Aufschmelzung von Krustenmaterial (AFC-Prozesse) resultierten sodann krustale Isotopensignaturen, die sich insbesondere in den sauersten Gliedern der Tonalitsuite niederschlugen.
Assoziierte Dazite