Der Donegal-Batholith ist eine große zusammengesetzte Granitintrusion im County Donegal in Irland. Die Intrusion erfolgte im Verlauf der Kaledonischen Orogenese im Silur und Unterdevon vor zirka 430 bis 400 Millionen Jahren. Der Batholith setzt sich aus mindestens acht Einzelintrusionen zusammen.
Etymologie Donegal wird im Irischen als Dún na nGall bezeichnet. Dún ist eine Festung, Gall bezeichnet generell Fremde, d. h. Nicht-Iren – somit Festung der Fremden (gemeint ist eine Wikingerfestung). Das Substantiv gall (abgeleitet von gallán) kann aber auch für einen Menhir verwendet werden. In der Bedeutung Fremder stammt gall vom Lateinischen gallus (Gallier).
Geographie mini|hochkant=1.6|Die Leannan Fault (LEF) als Fortsetzung der Great Glen Fault (GGF)
Der mehr als 1100 Quadratkilometer große Donegal-Batholith zieht sich über 75 Kilometer in Südwest-Nordostrichtung. Er beginnt unmittelbar westlich von Ardara und erstreckt sich sodann bis Fanad Head. Die Ausstrichsbreite des Batholithen in der Nordwest-Südostrichtung lässt sich nicht genau festlegen, da der Thorr-Pluton und der Fanad-Pluton im Meer liegen, dürfte aber mehr als 20 Kilometer betragen.
Allgemeine Einführung Der Donegal-Batholith bildete sich gegen Ende der Kaledonischen Orogenese im Zeitraum 418 bis 397 Millionen Jahre (im Unterdevon). Neuerdings wird auch von einem etwas älteren Zeitraum von 430/428 bis 400 Millionen Jahre ausgegangen (Silur, Wenlock bis Emsium). Der Batholith wird zu den Newer Granites (bzw. Younger Granites) gerechnet, die während der Skandischen Orogenese (437 bis 415 Millionen Jahre) – der Endphase der Kaledonischen Gebirgsbildung – aufdrangen. Hierbei kollidierte Laurentia schräg mit Ost-Avalonia und Baltica, der dazwischenliegende Iapetus verschwand gegen 425 Millionen Jahren und es entstand Laurussia. Die Iapetus-Sutur verläuft in Irland in Nordost-Südwestrichtung von Clogherhead im County Louth bis zur Dingle-Halbinsel im County Kerry. Der Batholith sitzt somit in Krustengesteinen Laurentias.
Es wird angenommen, dass die Intrusion des Batholithen entlang einer bedeutenden, links verschiebenden, Südwest-Nordost-streichenden Scherzone erfolgt war, welche etwa 5 Kilometer nordwestlich parallel zur sinistralen Seitenverschiebung der Leannan Fault verläuft. Die Leannan Fault ist eine Fortsetzung der Great Glen Fault in Schottland und bildet eine tektonische Grenzlinie innerhalb des Grampian-Terrans. Der für die Intrusion benötigte Raum wurde vorwiegend durch die sinistrale Bewegung an der SW-NO-Scherzone eröffnet. Gleichzeitig wurde eine weitere Störungszone reaktiviert, welche in Südsüdwest-Nordnordost-Richtung (N 013) verläuft und in etwa die Zentren des Ardara-Plutons, des Trawenagh-Bay-Plutons, des Rosses-Plutons und des Thorr-Plutons durchzieht.
Die Platzname des Batholithen erfolgte auf Mittkrustenniveau innerhalb der Dalradian Supergroup, und zwar hier in der Creeslough Succession, die zur Appin Group gehört und mit der Ballachulish Subgroup in Schottland korreliert. Die Dalradian Supergroup ist eine mächtige metasedimentäre Abfolge (mit mafischen Metavulkaniten), die ab dem ausgehenden Neoproterozoikum vor 800 Millionen Jahren am östlichen Kontinentalrand von Laurentia abgelagert worden war – darunter Glimmerschiefer, dolomitische Schiefer und gestreifte und gebänderte Quarzite. Die Sedimentation dauerte bis ins Unterkambrium vor 510 Millionen Jahren. Die Ballachulish Subgroup bzw. die Ballachulish Slates wurden mit rund 660 Millionen Jahren datiert – was dem Cryogenium entspricht Allgemein wurde der Appin Group ein Alter von 659 bis 645 Millionen Jahren zugewiesen.
Entstehung mini|hochkant=1.6|Geologische Karte von Irland, der Donegal-Batholith (rot) intrudiert im Norden das Dalradian (salmonrot)
Geochemie und Alter der einzelnen Granitintrusionen sprechen gegen ein Subduktionsmodell. Es wird angenommen, dass Subduktionsvorgänge im Orogen bereits vor 419 Millionen Jahren im Silur zu Ende gegangen waren. Für die granitischen Schmelzen besteht ferner keinerlei Anzeichen für die Beteiligung von MORB oder heißer Asthenosphäre. Ein Abbrechen des subduzierenden Keils am Ende der Subduktion würde ein Aufwallen heißen Asthenosphärenmaterials nach sich ziehen und dadurch ein Aufschmelzen der überlagernden Lithosphäre bewirken – verbunden mit der Entstehung lamprophyrischer Magmen, Underplating (Unterschichtung) und krustalen Injektionen.
Womöglich sind die granitischen Magmen eine Folge von partiellem Aufschmelzen der lamprophyrischen Unterschichtung oder ein Differentiationsprodukt der lamprophyrischen Magmen. Weiteres Aufwallen würde den partiellen Aufschmelzgrad innerhalb der Erdkruste erhöhen und gleichzeitig die in den Graniten enthaltene Mantelkomponente verringern. Dies stimmt mit dem generell beobachtbaren Wechsel von mafischeren zu mehr felsischen Zusammensetzungen der Plutone im Laufe der Zeit überein – gekoppelt mit einer Reduzierung der Barium- und Strontiumgehalte.
Aufbau Der Donegal-Batholith setzt sich aus mindestens acht Einzelintrusionen zusammen:
Main Donegal Granite Der Main Donegal Granite ist der bedeutendste Pluton, er ist 44 Kilometer lang und 10 Kilometer breit. Seine Längsachse erstreckt sich in der Nordost-Südwestrichtung. Er ist ein schichtartig aufgebauter Pluton, der synkinematisch in die Nordost-Südweststreichende duktile Scherzone intrudiert wurde. Auffallend sind floßartige Züge, deutliche Farbbänderung und eine interne Foliation.
Am Main Donegal Granite lassen sich drei Intrusionsphasen erkennen. Die erste Phase besteht aus einem feinkörnigen Granodiorit, der im Dalradian Platz nahm. In der zweiten Phase folgten geschichtete Tonalite, die sowohl in den Granodiorit der ersten Phase als auch in das Dalradian eindrangen. Die dritte Phase zeichnet sich durch voluminöse, porphyritische Monzogranite aus (Price, 1997). Diese inserierten sich in Rissen der Granodiorite und Tonalite, nachdem diese sich bereits ausreichend abgekühlt hatten.
Es wird vermutet, dass sich vermittels der Scherzone individuelle Magmenlagen zeitweilig auf einer Flankenseite verhafteten, sich dann nach außen aufbogen und so weitere Magmenpulse ansogen. Die Foliation im Main Donegal Granite ist sehr wahrscheinlich tektonischen Ursprungs (und nicht magmatisch), sie ist steilstehend und verläuft mehr oder weniger parallel zur Bänderung, deren Ursprung noch nicht ganz aufgeklärt ist. Berger (1971) verknüpft die Bänderung mit der Gegenwart bzw. dem Fehlen von Alkalifeldspat. Die linearen Floßzüge bestehen aus Xenolithen des Thorr-Plutons, aus Metadolerit, aus Metasedimenten des Dalradians, aus Appiniten und aus Ardara-Plutonit. Einzelne Flöße erreichen ein paar Meter, jedoch können Einzelexemplare bis zu einem Kilometer lang werden. Die Kontaktaureole ist intensiv verformt und zeigt Neuwachstum von Cordierit, Andalusit und Sillimanit.
Trawenagh-Bay-Pluton Der Trawenagh-Bay-Pluton liegt am Südwestende des Main Donegal Granite und ist ihm petrographisch sehr ähnlich, er ist aber im Gegensatz nicht foliiert. An seiner Nordseite berührt er den Rosses- und den Thorr-Pluton. In ihm lassen sich drei Granittypen deutlich unterscheiden. Am Außenrand befindet sich ein Biotit-Monzogranit, weiter nach innen folgt dann ein Biotit-Muskovit-Monzogranit und im Zentrum schließlich ein aplitischer Biotit-Muskovit-Mikrogranit. Die Intrusionsform wird als Lakkolith gedeutet. Der Hauptteil des Plutons zeigt nur schwache Indizien für sichtbare Deformation. Dennoch finden AMS-Studien Hinweise auf ein konsistentes Lineargefüge in Ost-West-Richtung. Dies wird mit einem nach Westen gerichteten Abfluss aus der Magmakammer des Main Donegal Granite in den Trawenagh-Bay-Pluton gedeutet. Price und Pitcher (1999) sind der Ansicht, dass der Trawenagh-Bay-Pluton gegen Ende der Seitenverschiebungen schichtartig gestapelt an der Außenflanke der Scherzone intrudiert wurde.
Thorr-Pluton Der Thorr-Pluton ist mit 800 Quadratkilometer eine der größten Teilintrusionen des Donegal-Batholithen. Sein genaues Ausmaß ist jedoch unbekannt, da ein Großteil der Intrusion im Atlantik liegt. Der recht große Pluton hat einen zonaren, schichtigen Aufbau mit steil einfallenden Seitenkontakten. Seine Platznahme erfolgte durch so genanntes Stoping (trittförmiges Eindringen von unten), wobei viele Xenolithen des Wirtsgesteins mitgerissen wurden. Die Dachregion im Süden des Plutons besteht aus Quarzdiorit, der zahlreiche Xenolithen führt, welche eine markante Geisterstratigraphie vortäuschen. Die Intrusion wird von einer breiten Hornfelszone aus Sillimanit-Andalusit-Cordierit umrahmt, welche das vorangegangene regionalmetamorphe Mineralgefüge überprägt.
Der Thorr-Pluton wird an seinem Nord- und an seinem Südende von Nordost-Südweststreichenden, sinistralen, duktilen Scherzonen begrenzt – und unterlag somit einer Ost-West-Streckung. Er umschließt vollständig den Rosses-Pluton. Im Westen berührt er den Toories-Pluton und im Süden den Trawenagh-Bay-Pluton und den Main Donegal Granite.
Ardara-Pluton Der Ardara-Pluton zeigt auf der geologischen Karte ein nahezu kreisrundes Muster, welches tränentropfenartig in die östliche Richtung ausgelängt ist. Er liegt auf der Nordost-Südweststreichenden duktilen Scherzone des Main Donegal Granite, den er im Osten berührt. Der Großteil seiner Außenhülle bildet den ältesten Magmenpuls und besteht aus einem grobkörnigen Monzodiorit bzw. feldspathaltigen Quarzdiorit (G 1). Weiter nach innen folgt ein ringförmiger, Großkristalle enthaltender, aphyrischer Tonalit-Granodiorit (G 2). Im Zentrum der Intrusion liegt als jüngster Magmenpuls ein grobkörniger, porphyritischer Granodiorit (G 3) vor.
Der Ardara-Pluton ist ein klassisches Beispiel für einen sich aufblähenden Pluton. Ursprünglich wurde er noch als Diapir angesehen, sein Aufblasen konnte aber 1979 von Holder nachgewiesen werden, welcher anhand von verformten Einschlüssen eine in Richtung Plutonrand anwachsende Verformungsrate aufzeigen konnte. Die angestiegene Deformation konnte mit den drei konsekutiven Magmapulsen in Verbindung gebracht werden.
Obschon Paterson und Vernon (1995) den Ardara-Pluton als nestartigen Diapir interpretierten, der durch stoping auf passive Weise Platz nahm, so kamen Molyneux und Hutton (2000) aufgrund der Verformungen zur Ansicht, dass über 80 Volumenprozent des Plutons in den ersten vier Kilometern der Wirtsgesteine intrudierten und dass daher ein Aufblähen als plausibelstes Modell anzusehen ist. Die Kontaktaureole kennzeichnet sich durch intensive Deformation – so entstand eine neue Schieferung in den Wirtsgesteinen und bereits gebildete Falten verengten sich. Die innere Kontaktaureole führt Sillimanit, Granat und Cordierit, die äußere hingegen Staurolith, Disthen und Andalusit.
Der Ardara-Pluton wurde mittels der Uran-Blei-Methode an Zirkonen auf den Zeitraum 427 bis 423 Millionen Jahre datiert (Ludlow – 427 ± 4 Millionen Jahre, 426 ± 3 Millionen Jahre und 423 ± 5 Millionen Jahre). Titanitalter gehen bis 432 Millionen Jahre zurück, die jüngsten Alter liegen bei 418 Millionen Jahren.
Rosses-Pluton mini|hochkant=1.6|Granitfelsen des Rosses-Plutons an der Inishfree Bay