Appinit ist ein Amphibol-reiches plutonisches Gestein mit recht hoher geochemischer Variabilität und wird als Gesteinsserie aufgefasst. Diese reicht von Hornblenditen über Meladiorite und Diorite hin zu Granodiorit und Granit. Appinite sind aus ungewöhnlich wasserreichen Magmen entstanden. Dennoch treten sie in sehr verschiedenen geologischen Milieus auf. Ihre Quellregion befindet sich im Erdmantel, der vor seinem Aufschmelzen von Fluiden und anderen Magmen metasomatisch bzw. geochemisch verändert worden war.
Etymologie mini|hochkant=1.6|Landschaft bei Appin der Typlokalität
Der Name Appinit stammt von seiner Typlokalität Appin bei Ballachulish in Schottland. Appin wird in der Schottisch-gälischen Sprache als An Appain bezeichnet. Appain leitet sich seinerseits vom Mittelirischen apdain bzw. dem Altirischen aibit ab – mit der Bedeutung Abtei. Gemeint ist hier die ehemalige Abtei auf der gegenüber liegenden Insel Lismore.
Definition Bailey und Maufe (1916) definierten Appinit ursprünglich als
Appinit ist generell ein plutonisches Äquivalent von kalkalkalischen Lamprophyren wie beispielsweise Vogesit und Spessartit.
Einführung Appinite, oft synonym für Hornblende-Diorite, bilden eine gleichaltrige Gesteinsserie (Englisch suite) von plutonischen und/oder hypabyssalen magmatischen Gesteinen mit weit gestreuten Zusammensetzungen. Diese reichen von ultramafischen bis hin zu felsischen Gesteinen. Charakterisiert werden sie durch idiomorphe Hornblende als dem dominanten mafischen Mineral – und zwar in allen Lithologien. Hornblende tritt sowohl als große, prismatische Phänokristalle in Erscheinung, findet sich aber auch in der feinkörnigeren Grundmasse.
Darüber hinaus besitzen Appinite erstaunlich unterschiedliche Gefüge – darunter planare und lineare magmatische Gefüge, Kumulatgefüge, Interkumulatgefüge und auch poikilitische Gefüge. Sie zeigen aber auch mafische Pegmatite und ein weitverbreitetes Vermischen (engl. mixing) und gegenseitiges Durchdringen (engl. mingling) zwischen zeitgleichen Magmentypen mafischer und felsischer Zusammensetzungen sowie unterschiedlich starke Verunreinigungen durch Nebengesteine.
Die meisten Appinite besitzen bei ihrer Auskristallisierung eine bedeutende Gasphase. Dies deutet auf eine Kristallisation in einem anomal wasserreichen Magma, das offensichtlich Mantelkomponenten und auch meteorische Komponenten besitzt. Die Appinitserie bietet somit eine einzigartige Gelegenheit, die Auswirkungen von Wasser auf Erzeugung, Platznahme und Kristallisationsgeschichte mafischer bis felsischer Magmen zu untersuchen.
Appinitintrusionen zeigen eine breite Bandbreite von unterschiedlichen Plutonitkörpern und unterschiedlichen Platznahmemechanismen. Die meisten Appinite gehen Granitintrusionen voran oder sind zeitgleich mit diesen – sehr schön zu erkennen am Ardara-Pluton in Donegal. Ihre Platznahme wird meist tektonisch gesteuert – wobei bedeutende Scherzonen das potentielle Aufsteigen des Magmas erleichtern.
Auftreten Appinite treten gewöhnlich als relativ kleine, flache, krustale Intrusionskörper mit einem Durchmesser unterhalb von 2 Kilometer auf – wie beispielsweise die definierenden Appinite Schottlands. Sie dringen an der Peripherie von Granitplutonen auf und liegen meist in der Nähe größerer und tiefreichender Krustenstörungen, die sie für ihren Aufstieg benutzten. Oft werden Appinitintrusionen mit Subduktion, Granitbildung und Abbrechen der Subduktion in Verbindung gebracht – so auch die Appinite Schottlands, die erst nach der Schließung des Iapetus (mit Terrankollision zwischen dem südwärtigen Kontinentalrand Laurentias und Ost-Avalonia) und vermutetem Ende der Subduktion entstanden waren.
Neuere geochronologische Studien zeigen jedoch, dass die Beziehung zwischen Subduktion, Appinit und Granitmagmatismus meist einen recht langwierigen Prozess darstellt.
Es wird weiter vermutet, dass die mafische Komponente von Appiniten sich erst nach Abbrechen der subduzierenden Platte bilden konnte, da erst aufgrund des entstandenen Risses Asthenosphärenmaterial nachdringen konnte. Die aus der Asthenosphäre stammende Wärmezufuhr initiierte Magmen, die sowohl juvenile Mantelkomponenten als auch Komponenten des subkontinentalen Lithosphärenmantels (engl. SCLM – Subcontinental Lithospheric Mantle) aufweisen. Außerdem zeigen die Magmen Affinitäten zu Shoshoniten. Die felsischen Komponenten umfassen ihrerseits große Batholithen mit vorwiegend fraktionierter Kristallisation als verantwortlichen petrogenetischen Prozess. Die Assimilation von Nebengesteinen war nur gering.
Vorkommen und Alter mini|hochkant=1.6| Colonsay – die Kiloran Bay von Westen mit zwei kleinen Appinitvorkommen auf der Nordseite der Bucht
Appinite zeigen ein vielseitiges Vorkommen sowohl räumlich als auch zeitlich. Sie finden sich ab dem Neoarchaikum und dauern bis auf den heutigen Tag. Die neoarchaischen Appinite stehen mit gleichaltrigen Sanukiten in genetischem Zusammenhang – was oft als Anzeichen für eine bereits damals bestehende Plattentektonik gedeutet wird.
Neben der Typlokalität in den Kaledoniden Schottlands (im Central Highlands Terrane bzw. Grampian Terrane) erscheinen Appinite auch in Irland am Donegal-Batholith – insbesondere am Ardara-Pluton – aber auch am Leinster-Granit und am Galway-Granitbatholith All diese Appinite haben silurisches Alter. Weitere Vorkommen in Schottland finden sich in der Gegend des Loch Lomond, auf Colonsay und im zentralen Sutherland, das bereits zum Northern Highlands Terrane gehört. Appinite des Northern Highlands Terrane sind neben anderen Vorkommen vorwiegend mit dem Ratagain-Komplex, dem Rogart-Granit und dem Strontian-Pluton assoziiert. Auch die Appinite am Rogart-Granit und am Strontian-Pluton haben silurisches Alter und sind zwischen 425 und 420 Millionen Jahre alt.
Die bisher ältesten Appinite stammen von der Nordspitze Michigans. Sie sind rund 2700 Millionen Jahre alt und gehören zum Northern Complex – ein Grünstein-Granit-Terran am Südrand des Superior-Kratons.
Weitere sehr alte Appinite sind aus Kanada bekannt, z. B. aus dem spät neoproterozoischen Avalon-Terran in Nova Scotia (Frog Lake-Hornblendegabbro). Affinitäten zu Appiniten zeigt auch der Wamsutta Diorite in den White Mountains von New Hampshire. Der Diorit gehört jedoch bereits zur Akadischen Orogenese und ist 408 Millionen Jahre alt.
Jüngere Appinite aus dem Karbon erscheinen in den Varisziden im Nordwesten Spaniens bei Puebla de Sanabria. Appinite werden auch vom Avila-Batholith berichtet. Im Variszikum werden Appinitvorkommen analog auch als Durbachite (im Schwarzwald), als Redwitzite (im Fichtelgebirge), als Vaugnerite (im französischen Massif Central) und manchmal auch als Hoch-Ba-Sr-Granitoide (beispielsweise der Rogart-Pluton in Schottland) bezeichnet.
Auch im Südalpin Norditaliens lassen sich variszische Appinite finden, welche mit der permischen Serie dei Laghi – einer Gabbro-Granitserie – assoziiert sind. Sie sind etwa 285 Millionen Jahre alt.
In Asien sind Vorkommen aus China und Tibet zu erwähnen. In China erscheinen Appinite im Oberen Ordovizium im 459 bis 452 Millionen Jahre alten Datong-Pluton des westlichen Kunluns und im triassischen Laocheng-Pluton des Qinlings. Weitere Vorkommen in China werden im Oberperm vom Nordrand des Nordchinakratons gemeldet (nordwestliches Liaoning), sowie in der Trias aus Heilongjiang (Duobaoshan – ebenfalls Nordchinakraton). In Tibet sind Appinit-Kumulate im Himalaya mit dem Gangdese-Batholith des Lhasa-Terrans assoziiert. Die Appinite besitzen hier obertriassisches Alter und sind 220 bis 213 Millionen Jahre alt. Eine weitere Appinit-Granit-Assoziation findet sich in Tibet bei Pengcuolin nordwestlich von Xigazê. Sie gehört ebenfalls zum südlichen Lhasa-Terran, ist etwa 51 Millionen Jahre alt und stammt aber aus dem wesentlich jüngeren Ypresium.
Ein sehr junges Beispiel sind die Appinite des Baneh-Plutons des Zagros aus dem Iran, die etwa 40 Millionen Jahre alt sind und dem mittleren Eozän zuzurechnen sind. In etwa zur selben Zeit bildeten sich im nordwestlichen Iran Appinite auch bei Sardasht.
Mineralogie Appinite bestehen zu 50 bis 80 Volumenprozent aus Amphibol (Hornblende). Anorthit-reicher Plagioklas mit An50-70 erreicht bis zu 20 Volumenprozent. Den Rest teilen sich Klinopyroxen (5 bis 15 Volumenprozent) und Olivin (5 bis 10 Volumenprozent). Auch etwas Biotit und gelegentlicher Phlogopit können hinzutreten. Alkalifeldspat und Quarz erscheinen in mehr felsischen Appiniten. Unter den Akzessorien sind anzuführen Titanit, Ilmenit, Zirkon, Apatit und Allanit in etwas felsischeren Partien. Eine Besonderheit ist das Auftreten von Myrmekit in einem Appinit der Serie dei Laghi, der bereits auf metasomatische Umwandlungen schließen lässt.
Bei den meist braun, manchmal auch grünlich gefärbten Amphibolen lassen sich Populationen mit hohem und mit niedrigem Aluminiumgehalt unterscheiden. Tschermakit und Magnesiohastingsit sind reich an Aluminium, wohingegen Magnesiohornblenden nur relativ wenig Aluminium enthalten. Auch die Plagioklase können oft in zwei Gruppen unterteilt werden, einmal in An80-88 und in An36-52. Plagioklase mit hohem Anorthitgehalt werden von Amphibolen umschlossen oder von Plagioklasen mit niedrigem Anorthitgehalt ummantelt. Die Plagioklase kristallisierten somit vor den Amphibolen. Die Korngröße der Amphibole reicht von 2 Millimeter bis mehrere Zentimeter.
Plagioklas, Olivin und Klinopyroxen sind Kumulate, wohingegen Amphibole später als Interkumuluskristalle wuchsen und auch Coronastrukturen zeigen können.
Petrologie Der SiO2-Gehalt der Appinitserie schwankt gewöhnlich zwischen 42 und 61 Gewichtsprozent, d. h. die Gesteine sind ultramafisch, mafisch bis intermediär in ihrer geochemischen Zusammensetzung. Felsische Endglieder können jedoch bis zu 72,1 Gewichtsprozent erreichen. Dies entspricht petrologisch den Gesteinstypen Cortlandtit (ein Melagabbro), Hornblendit, Hornblende-Diorit, Meladiorit und Diorit, im felsischen Bereich Granodiorit bis Granit.
Ihre Al2O3-Werte schwanken zwischen 13 und 22 Gewichtsprozent. Appinite sind metaluminos mit A/NK > 1 und A/CNK < 1. Die MgO-Werte bewegen sich zwischen 5 und 16 Gewichtsprozent. Ihre Magnesiumzahlen betragen in der Regel 0,22 bis 0,57 bzw. 22 bis 57. Appinite sind Magnesium-betonte Gesteine, da ihr Verhältnis SiO2 gegenüber Fe2O3tot/(Fe2O3tot + MgO) unterhalb von 0,66 zu liegen kommt. Ihr Magnesium-Gehalt ist höher, als es das Aufschmelzen von Metabasalten erwarten lässt und nähert sich Sanukiten moderner Inselbögen. Der K2O-Gehalt reicht von 0,5 bis 4,0 Gewichtsprozent, sie sind somit vorwiegend Mittel-K kalkalkalisch und Hoch-K kalkalkalisch. Sehr differenzierte Proben reichen sogar noch in das shoshonitische Feld hinein. Hingegen stellt der extrem wenig differenzierte Kilrean-Appinit von Ardara mit seinem extrem niedrigen Wert von 0,3 Gewichtsprozent K2O einen Inselbogentholeiit dar. Das Verhältnis Na2O/K2O ist bei Appiniten recht hoch (bis 5,43) und ähnelt Adakiten des Känozoikums, welche durch das Aufschmelzen subduzierter ozeanischer Kruste entstanden sind. Appinite sind somit eine Natrium-betonte Gesteinsserie.
Im TAS-Diagramm erscheinen Appinite vorwiegend im subalkalischen Feld, können aber auch ins alkalische Feld hinüberreichen. Sie plotten hauptsächlich als geochemische Äquivalente von Basalt, basaltischem Andesit und Andesit, es werden aber auch Basanit, Trachybasalt, basaltischer Trachyandesit und Trachyandesit angetroffen. Dies entspricht den Magmatiten Gabbro, gabbroischer Diorit und Diorit, aber auch Peridotgabbro, Foidgabbro, Monzogabbro und Monzodiorit. Monzonit wird meist nicht mehr erreicht.
Hauptelemente Die Hauptelemente von zwei Beispielen des Ardara-Plutons, vom Appinit Colonsays, von zwei Appiniten der Serie dei Laghi, von zwei Analysen des Laocheng-Appinits und des tibetischen Pengcuolin-Appinits verteilen sich wie folgt: