Der Land’s End Granite ist eine Einzelintrusion des an der Südwestspitze Großbritanniens gelegenen Cornubischen Batholithen. Sie erfolgte während der Spätphase der Variszischen Orogenese im Unterperm in schwach metamorphe Sedimente des Oberdevons.
Geographie mini|300px|Grobkörniger CGG-Granit von Porthcurno
Der nach Land’s End benannte Granit unterlagert beinahe die gesamte Südwestspitze Cornwalls (Penwith-Halbinsel) – hiervon ausgenommen ist die unmittelbare Umgebung von Penzance und ein knapp 1 Kilometer breiter Küstenstreifen von Cape Cornwall bis nach St Ives. Der nördliche Teil, die so genannte Zennor lobe, ist ein in die Nordost-Richtung gedrehtes Rechteck von zirka 20 Kilometer Länge und 7 Kilometer Breite. Der ebenfalls rechteckige und parallel versetzte Südteil – die St Buryan lobe – misst 10 Kilometer in der Länge und 5 Kilometer in der Breite. Der Land’s End Granite nimmt somit eine Oberfläche von rund 190 Quadratkilometer ein.
Geologie mini|300px|Felsen aus feinkörnigem Granit FGG am Land’s End
Der Land’s End Granite ist der jüngste von fünf Festlandsplutonen innerhalb des unterpermischen Cornubischen Batholithen. Er ist ein Paradebeispiel für einen peraluminosen, anatektischen Biotitgranit des sedimentären S-Typus, der aber dennoch reliktuell Anzeichen von I-Magmatismus birgt. Der Granit ist vorwiegend krustalen Ursprungs.
Gegen Ende des Karbons waren die Konvergenzbewegungen des variszischen Orogens in Nordwesteuropa in ein Ost-West-streichendes, dextrales, transtensionales Dehnungsregime übergegangen, welches durch bedeutende Nordwest-Südost-streichende Verwerfungen kontrolliert wurde. In Südwestengland wurde hierdurch die Sutur zwischen Rhenohercynikum und Rheischem Ozean unter Dehnung reaktiviert und auch alte Variszische Überschiebungen sowie Nordwest-Südost-streichende Transferstörungen neu bewegt. Die nördliche Liegendplatte der Sutur stieg langsam an die Oberfläche heraus und wurde sukzessiv exhumiert. Durch die entstandene Druckentlastung kam es zu Schmelzbildung und Platznahme des Cornubischen Batholithen und somit auch des Land’s End Granite in zirka 5 bis 6 Kilometer Tiefe.
Wirtsgesteine Der Land’s End Granite intrudierte Metasedimente und Metavulkanite der oberdevonischen Mylor Slate Formation, wobei sämtliche Strukturen wie z. B. Brüche, Verwerfungen, Falten und Schieferungen klar abgeschnitten wurden. Wie auch andere devonische Abfolgen Englands hatten die Wirtsgesteine während des Karbons drei Deformationsphasen D 1 (Isoklinalfaltung), D 2 (NNW-vergente aufrechte Faltung) und D 3 (SSO-vergente Rückfaltung) erfahren, welche durch die Nordnordwest-Südsüdost-orientierten variszischen Konvergenzbewegungen verursacht worden waren. Die Deformationen waren mit einer niedriggradigen Grünschiefer-Metamorphose gekoppelt, welche bereits während D 1 ihr Intensitätsmaximum erreicht hatte – mit 0,3 GPa an Druckauflast und Temperaturen von 300 °C. Gegen Ende des Karbons gingen die Konvergenzbewegungen dann in ein Nordnordwest-Südsüdost-Dehnungsregime über, was letztlich das Aufdringen des Land’s End Granite ermöglichte.
Die Mylor Slate Formation ist eine tonige bis siltige, auf dem Meeresboden des Gramscatho Basin abgesetzte Sedimentfolge aus dem Famenne, die Kissenlaven und Dolerite enthält. Noch ehe sie vom Land’s End Granite kontaktmetamorph verändert wurde, hatte sie bereits auf dem Meeresboden die Einwirkungen heißer hydrothermaler Lösungen erfahren. Die Kontaktmetamorphose erzeugte in einigen der Basalte die Mineralassoziationen Cordierit-Anthophyllit sowie Hornblende-Plagioklas. Kalksilikat-Hornfelse entstanden durch die von der Granitintrusion bewirkte Metasomatose. Die Hauptmasse der Sedimente verwandelte sich zu Fleckenschiefern mit der Mineralparagenese Cordierit + Biotit + Chlorit ± Andalusit.
Die Wirtsgesteine wurden angehoben und aufgebeult, was sehr wahrscheinlich durch ein Aufblähen der Lakkolithintrusion verursacht wurde. Ihr Auskolken (Englisch stoping) durch ein nach außen vordringendes Geflecht an Gängen und Lagergängen ist ebenfalls belegt.
Die Kontaktaureole umgibt die Granitintrusion in einem Abstand von 2 bis maximal 3 Kilometer. Sie zieht beispielsweise in etwa parallel zur Intrusion von Penzance bis Carbis Bay.
Petrologie mini|300px|Porphyrische grobkörnige Fazies CGG bei Lamorna Cove
Die Intrusion wird mehrheitlich von verschiedenen petrologischen Fazies aus Biotitgraniten zusammengesetzt (G 3-Granite). Der größte Flächenanteil wird von einem porphyrischen, grobkörnigen G 3a-Granit in Anspruch genommen (Englisch Coarse Grained Granite oder abgekürzt CGG), der praktisch den gesamten Südteil und gut 50 Prozent des Nordteils stellt. Die Südwesthälfte des Nordteils wird von einem grobkörnigen G 3b-Granit gebildet, der aber im Unterschied zur ersten Fazies keine Phänokristalle enthält (und daher aphyrisch ist). Es folgt sodann ein mittelkörniger G 3c-Granit, auch als MGG bezeichnet. Zuletzt erscheint ein feinkörniger G 3d-Granit bzw. FGG, unterteilt in eine porphyrische und eine aphyrische Fazies. Die Hauptvorkommen des feinkörnigen Granits befinden sich nördlich und westlich von Penzance, kleinere Vorkommen erscheinen am Land’s End, bei St Levan sowie am Cape Cornwall.
Neben diesen Hauptfazies der frühen monzonitischen Biotitgranite bestehen als Spätfazies noch kleinere isoliert auftretende G 4-Granite (Turmalingranite G 4 a und G 4b, Lithiumglimmergranit G 4c und ein massiver, feinkörniger Quarz-Turmalin-Fels MQT). Außerdem ist ein Albit-Mikrogranit mit den frühen Biotitgraniten assoziiert.
Diese unterschiedlichen Fazies sind wahrscheinlich verschiedenen Magmen zuzuordnen, die untereinander in Berührung traten und sich teilweise wohl auch vermischten (Englisch magma mingling and mixing). Insgesamt betrachtet ist der Land’s End Granite gefügemäßig und auch chemisch recht inhomogen.
Mineralogie mini|300px|Der Vorsprung am Bosigran Cliff wird aus mittelkörnigem Granit MGG aufgebaut, welcher im Hangenden in die grobkörnige Fazies CGG übergeht.
Die grob- und mittelkörnigen Biotitgranite führen große hypidomorphe Feldspat-Phänokristalle (Orthoklas), die in eine Grundmasse aus Plagioklas (An10-33), Biotit (Mg-Siderophyllit), interstitiellen xenomorphen Quarz, Alkalifeldspat und Fe-Polylithionit gebettet sind. Zugegen sein können auch bis zu 10 Millimeter große Ansammlungen von Cordierit. Als akzessorisches Mineral tritt örtlich gehäuft vor allem Turmalin auf, vertreten sind ferner Apatit, Ilmenit, Monazit, Muskovit, Ruti, Xenotim und Zirkon. Die Alkalifeldspäte sind in der Regel mikroperthitisch und zeigen Rapakiwi-Textur. In ihnen können überdies Plagioklas, Quarz und Biotit eingeschlossen sein. Die konzentrischen Einschlüsse folgen gewöhnlich unregelmäßigen internen Strukturgrenzen. Tafelförmige Phänokristalle aus Plagioklas sind hypidomorph bis xenomorph und können 4 Zentimeter erreichen. Sie zeigen typisch magmatische Anwachsmuster und häufig auch Siebtexturen. Chemisch bedingte Zonierungen innerhalb der Plagioklase lassen auf Ungleichgewichte während des Kristallisationsprozesses schließen.
Die feinkörnigen Granite besitzen denselben Mineralaufbau und unterscheiden sich nur durch ihre kleinere Korngröße.
Geochemische Zusammensetzung Hauptelemente Bei den Hauptelementen ergeben sich folgende Zusammensetzungen:
OxidGew. % Durchschnitt des Cornubischen Batholithen Grobkörnig CGG Lamorna Feinkörnig FGG Castle an Dinas Grob aphyrisch Pendeen Turmalingranit Pellitras Point Lithiumglimmergranit Porth Nanven MQT Porth Ledden Albit-Mikrogranit Porthmeor Cove SiO2 72,35 70,46 72,21 73,23 75,52 75,46 76,63 75,29 TiO2 0,26 0,38 0,16 0,15 0,10 0,15 0,08 0,04 Al2O3 14,52 14,81 14,67 14,13 13,42 13,45 13,43 14,84 Fe2O3 0,30 0,32 0,32 0,52 0,97 0,94 6,26 0,49 FeO 1,56 2,19 1,15 0,77 0,36 0,65 0,65 0,43 MnO 0,06 0,07 0,07 0,02 0,01 0,02 0,05 0,02 MgO 0,41 0,65 0,32 0,22 0,05 0,18 0,17 0,10 CaO 0,79 0,85 0,64 0,65 0,29 0,42 0,43 1,30 Na2O 2,96 2,52 3,05 2,69 2,50 2,62 0,70 5,45 K2O 5,12 5,57 4,99 5,24 5,84 4,96 0,14 0,95 P2O5 0,25 0,29 0,27 0,31 0,16 0,23 0,25 0,23 H2O− 0,22 0,30 0,30 H2O+ 1,00 0,90 0,80 0,80 0,81 0,81 0,61 Sämtliche Granite sind generell stark peraluminous, da ihr Verhältnis A/CNK zwischen 1,1 und 1,4 zu liegen kommt. Sie sind außerdem kalkalkalisch und gehören der Hoch-K-Serie an. Ihr Phosphorgehalt ist niedrig und liegt unter 0,4 Gewichtsprozent P2O5.
Die CGG zeigen recht homogene SiO2-Werte zwischen 70 und 73 Gewichtsprozent, wohingegen die FGG streuen und teils recht niedrige Werte zwischen 66 und 73 Gewichtsprozent aufweisen. Die Gehalte der CGG an FeO, MgO und CaO sind niedriger als die der FGG.
Die G 4-Granite unterscheiden sich deutlich von den G 3-Graniten, insbesondere durch einen erhöhten SiO2- und Fe2O3-Gehalt, bei gleichzeitig erniedrigten Werten von TiO2, FeO, MnO, MgO und CaO. Extreme Unterschiede zeigen der MQT und der Albit-Mikrogranit, wobei letzterer das Endstadium einer eigenständigen magmatischen Absonderung darstellen dürfte. Diese geochemische Entwicklung der G 3- hin zu den G 4-Graniten kommt sehr schön in einem Zr/Hf-Diagramm zum Ausdruck und spiegelt den generellen Trend der krustalen Zirkonfraktionierung wider. Auch hier verlassen MQT und Albit-Mikrogranit eindeutig diesen Trend durch spätmagmatische Hafniumanreicherung.
Auch wenn die Charakteristika für einen Granit des S-Typus überwiegen, was neben der Peraluminosität durch zahlreiche Greisen, Pegmatitadern und die Zinn-Wolfram-Mineralisation unterstrichen wird, so sind dennoch auch Anzeichen für entwickelte Granite des I-Typus zu erkennen, manifestiert in Hornblende-reichen Einschlüssen, in einem erhöhten εNd und in einer Anreicherung von Kupfer.
Spurenelemente Aufgelistet hier eine Auswahl von Spurenelementen: Spurenelementppm Durchschnitt des Cornubischen Batholithen Grobkörnig CGG Lamorna Feinkörnig FGG Castle an Dinas Grob aphyrisch Pendeen Turmalingranit Pellitras Point Lithiumglimmergranit Porth Nanven MQT Porth Ledden Albit-Mikrogranit Porthmeor CoveLi 280 200 410 450 60 80 60 40B 242 220 550 910 600 1000 1000 200Rb 491 415 484 675 520 592 2 94Ba 181 280 135 48 17 26 2 48Zr 113 169 68 66 36 66 38 40Sr 73 97 53 29 15 18 7 139Ce 63 99 38 33,5 16,9 29,6 5,9 10,8Cs 50 31 52 48 23,7 29,9 1,3 10,3Zn 45 67 42 23 40 30 60 30La 30 42 15,6 13,6 7,1 12,3 2,3 5,8Pb 28 30 22 16 13,2 10,6 2,7 14,8Nd 28 47,5 18,8 7 7,6 13,7 3,1 4,9Ga 24 22,6 23 25,8 30 30 40 20Sn 13 9 28 9 100 15 5 20Nb 18 19 20 26 21 23 24 27Th 15,3 25,9 9,3 10,9 6,9 11,2 3,3 4,4U 12,8 17,9 22,3 6,7 5,5 8,1 4,1 6,4
Bei den Spurenelementen spiegelt sich die deutliche Differenzierung der Granite in hohen Gehalten an Rubidium (mit Ausnahme des MQT und des Albit-Mikrogranits), Cäsium und Niob. Sehr deutlich drückt sich in ihnen der Unterschied zwischen den G 3-Graniten einerseits und den G 4-Graniten (inklusive MQT und Albit-Mikrogranit) andererseits aus. Generell ist eine deutliche Abnahme der Konzentrationen zu beobachten, Ausnahmen in diesem Verhalten bilden beispielsweise die Konzentrationsanstiege von Bor (Turmalinisierung), Gallium und Niob. Die Zink- und Zinnwerte bleiben in etwa gleich, bemerkenswert ist jedoch der anomal hohe Zinnwert des Turmalingranits von Pellitras Point. Sehr abweichend gegenüber diesen Fraktionierungen verhalten sich der MQT und der Albit-Mikrogranit. Letzterer zeigt auch als einziges Gestein eine positive Europium-Anomalie.
Isotopenverhältnisse Isotopenverhältnis CGG FGG Albit-Mikrogranit 87Sr/86Sr 0,70944 0,70877 0,71307143Nd/144Nd 0,512144 0,512209 0,512090
Die Isotopenverhältnisse 87Sr/86Sr und 143Nd/144Nd geben eine Abfolge ausgehend von FGG über CGG hin zu Albit-Mikrogranit zu erkennen.
Gefüge mini|300px|Porthmeor Cove mit Turmalingranit im Liegenden und Hornfels im Hangenden, durchschlagen von weißen Albit-Mikrogranitgängen