Ein besonderes Vorkommen von dunkelgrauen Disthenkristallen im  Saualpenkristallin.

Von Georg KLEINSCHMIDT, Hamburg

Zusammenfassung:
Aus der südlichen Saualpe wird dunkelgrauer, relativ kurzsäulger Disthen aus einem wohl prämetamorph angelegten Leithorizont von mesozonalem Granat-Paragonit-Muskovit-Schiefer beschrieben. Die sonstigen Eigenschaften des Disthens zeigen keine Besonderheiten. Die Farbe beruht auf einem sich aus feinstem Graphit, die Kürze der Kristalle möglicherweise auf einer mäßigen postkristallinen Durchbewegung, u.U. auch auf chemischen Besonderheiten des Horizontes oder der tektonisch bedingten Gesteinsanisotropie.

Die geologische Situation
Eigenartiger grauer Disthen ist ein charakteristischer Bestandteil eines Leithorizontes irn Südteil des Saualpenkristallins. Er wurde bei Kartierungsarbeiten entdeckt (KLEINSCHMIDT 1968), die einen Beitrag zur Neuaufnahme des Saualpenkristallins darstellen. Nach dieser Neuaufnahme (letzter Überblick: E. CLAR, W. FRITSCH, H. MEIXNER, A. PILGER & R. SCHÖNENBERG 1963) gehören Metamorphose und Einengungstektonik in der Saualpe im wesentlichen der variskischen Ära an.
Jener Leithorizont zieht nach den Arbeiten von G. KLEINSCHMIDT, J. NEUGEBAUER und F. WURM (1968), Angaben von F. FUCHS (1965) und frdl. Mitt. von Herrn Dr. F. THIEDIG, Harnburg und Herrn Dr. N. WEISSENBACH, Clausthal, als ca. 20 bis 50 m mächtiges Band, z.T. von jungen Störungen versetzt, von St. Ulrich (Johannserberg) nördlich um den Breitriegel herum, westlich und südlich an Grafenbach vorbei nach E und über Obergreutschach (N Kaonkogel) etwa bis Tschrietes. Er taucht am Südfuß der Saualpe N Haimburg noch einmal unter jüngeren Gesteinen hervor. Brauchbare, leicht zugängliche Aufschlüsse befinden sich z.B. W Grafenbach (Höhenpunkt 1275), 1 km S Grafenbach (Höhenpunkt 1155) und um das Marterl SW Stermig (S Höhenpunkt 976, ca. 4 km NW Griffen), dort besonders viel herausgewitterter Disthen.
Das Gestein ist ein: Disthen-Granatglimmerschiefer (KLEINSCHMIDT 1968: "Disthen-(211)Granat-Glimmerschiefer"), der nach der Mineralparagenese Disthen/(Staurolith)/Almandin/Biotit/Muskovit/ Paragonit/Quarz cum grano salis in die Staurolith-Almandin-Subfazies des Barrow-Typs ("B 2.1") im Sinne H.G.F. WINKLERs (1967) einzuordnen wäre. Dies entspricht der oberen Mesozone.
Ein Beispiel für die Mineralzusammensetzung (in Vol.-% nach KLEINSCHMIDT 1968):
39 Muskovit + Paragonit, 31 Quarz, 14 Pyralspit (Almandinvormacht; ca. 1/3 davon mit (211) 6 brauner Biotit, akzessorisch Turmalin. Der Paragonit wurde neben Muskovit röntgenographisch nachgewiesen.
Aus dem Mineralbestand berechnet sich die chemische Zusammensetzung grob wie folgt (in Gew.-%): SiO₂ 56,5; Al₂O₃ 27; FeO 9; MgO 1; Na₂O 1,5; K₂O 3; H₂O 2.
Dieser Granatglimmerschiefer zeichnet sich gegenüber den umgebenden "normalen" Granatglimmerschiefern außer durch den Disthen vor allem durch die Kristallform der Almandine aus: Während in der Saualpe der Granat in Glimmerschiefern, Gneisen, Amphiboliten usw. (nicht in Pegmatiten) in der Regel das Rhombendodekaeder zeigt, führt unser Horizont stets einen hohen Anteil (durchschnittlich 20% der Granatblasten) mit dem Deltoidikositetraeder (211) bzw. (211) + (110).
Auf die Bedeutung dieses Horizontes soll in anderem Zusammenhang näher eingegangen werden.
Beschreibung des Disthens
1. Die Farbe unserer Disthene erscheint makroskopisch grauschwarz bis grau, meist dunkelgrau. Selten wurden auch weiße bis farblose Kristalle, noch seltener blaßblaue beobachtet. Tm Dünnschliff sind sie immer farblos.
2. Die Tracht wird gewöhnlich von den Prismenflächen (100) und (010) gebildet, des öfteren tritt noch (110) hinzu. Nur einmal wurde unter über 200 Kristallen (110) beobachtet, statt dessen erscheint häufig eine vizinalreiche hkO-Rundung. Die sehr seltene Basisfläche (001) wurde nie als nachweislich primäre Bildung im Gestein gefunden. (100) ist meist glatt und eben, (010) parallel c oft streifig oder gerillt (Zwillinge!).
3. Der Habitus ist für Disthen ausgesprochen gedrungen bei gleichzeitiger Dickplattigkeit nach (100). Als Maß für die Kurzsäuligkeit diene das Verhältnis von Kristallänge (parallel c) zu Kristalldurchmesser (größte Breite parallel b). Für 175 herausgewitterte oder -präparierte, nicht sekundär zerbrochene Kristalle ergab sich ein durchschnittliches Längen-/Breitenverhältnis von 2:1 bei kleineren Exemplaren bis 3 cm Länge, bei größeren bis 5,8 cm Länge von 3:1.
Zum Vergleich wurden 28 blaue. Disthenkristalle vom Pizzo Forno, Tessin, herangezogen, für die allerdings nur Mindestwerte angegeben werden können, denn praktisch sämtliche Kristalle waren abgebrochen. Für kleine Kristalle beträgt hier Länge: Breite = 7:1, für größere 30:1. Schon aus diesen Werten läßt sich der sehr viel gestrecktere Habitus der Disthene dieses klassischen Fundortes erkennen (vgl. Abb. 1).
4. Die optischen Daten sind der folgenden Tabelle zu entnehmen:

                           Saualpe            BARIC 1936         HIETANEN       BERGSTRÖM
                                                                                     1956                    1960
                                                    Selecka-G.                Idaho             W-Schweden

nα                       1,712 weiß           1,7131-33 Na       1,7125                   1,715
nβ                       1,719 weiß           1,7219 Na             1,722                     1,721
nr                        1,726 weiß           1,7285-88 Na       1,727                     1,729
Δ                        0,014                   0,0154-               0,0145                   0,014
                                                    0,0155
2V                      81,2° ±1°              82°11'-15'                  -                     82°±2°
Fe₂O₃%                                             0,30                   0,22                    0,76
makrosk.              Schwarz-               i.a.schwarz         hellblau                   hellblau
Farbe                    grau                      grau
Habitus                 kurz                       kurz                  "normal"                 "normal"

Unsere Werte wurden auf folgende Weise ermittelt:
nα : direkt nach der Einbettungsmethode an Spaltstücken nach (100), denn nα~┴(100).
nβ : nach der Einbettungsmethode ergab sich an Spaltstücken nach (010) für nβ : <1,725; die Doppelbrechung nγ - nβ beträgt 0,007, bestimmt mit BEREK-Kompensator im Schnitt //(100), d .h .fast┴ nα.Daraus und aus nγ wurde nβ berechnet.
nγ: Aus der Doppelbrechung Δ =nγ - nα und nα berechnet.
∆ (minimale) Doppelbrechung Δ=nγ - nα .Bestimmt mit BEREK-Kompensator an Lamellen nach (100) im Schnitt etwa ┴ [010] des Gesamt"kristalls". Der Schnitt durch die Lamelle mit dem , höchsten Δ-Wert lag der opt. AB am nächsten. Kippen der Kristallplatte um nα ergab keine Vergrößerung des Gangunterschiedes, so daß bei kritischer Beurteilung der Messung maximal 0,015 als Doppelbrechung angegeben werden kann.
2V : wurde am U-Tisch im Schnitt //(100)≈┴nα direkt ermittelt, der gemessene Winkel 2E=86° mit dem Faktor „n|d.Kugelsegmente/nβ d.Disthen“ korrigiert. Aus den Lichtbrechungen errechnet sich V=ca.45°. In der Tabelle sind zum Vergleich die Werte dreier gut untersuchter Vorkommen angegeben. Unser Disthen besitzt Offensichtlich keine außergewöhnlichen Parameter.
5. Die angeführten optischen Daten deuten darauf hin, daß die 2he!ische Zusammensetzung kaum von der mittleren abweichen dürfte, insbesondere liegt kein überdurchschnittlicher Fe-Gehalt vor, denn nach TRÖGER (1967) müßte ein merklicher diadocher Fe-Einbau höhere Lichtbrechung erzeugen (s.Werte von BERGSTRÖM).
6. Die Dichte beträgt 3,55. Sie wurde pyknometrisch bestimmt und liegt knapp unter den gewöhnlichen Werten (3,63,7), was auf nicht zu beseitigende kleinste Einschlüsse zurückzuführen ist (s.u.). Ohne jede präparative Entfernung von Verunreinigungen ergab sich selbst für relativ einschlußarme Exemplare eine "Dichte" von nur 3,29.
Zur Disthen-Genese
Disthenbildung, noch dazu reichliche, verlangt (abgesehen von den entsprechenden pt-Bedingungen, in unserem Falle der B2.1-Mineralfazies im Sinne WINKLERs) einen relativ hohen Al-Gehalt bei gleichzeitigem K-Mangel (z.B. WINKLER 1967).
Glimmerschiefer und deren Edukte (Schiefertone, Tonschiefer und Phyllite) haben folgende durchschnittlichen A1₂O₃-, K₂Ound Na₂OGehalte (nach RANKAMA & SAHAMA 1952, S. 222):

Gestein              Gew.-%              Gew.-%              Gew.-%          Probenzahl
                           Al₂O₃                 K₂O                    Na₂O
Schieferton
bzw.Tonschie-      17,22                  3,25                     1,31                   78
fer
Phyllit                 17,63                  4,52                      1,26                   41
Glimmerschiefer    14,71                  3,30                      1,32                   41
unser Gestein       27                      3                          1,5

Der Al-Gehalt unseres Disthen-Gesteins ist deutlich höher! Nimmt man also ein besonders Al-reiches toniges Edukt für unseren Disthen-Granatglimmerschiefer an, so setzt man freilich eine quasi-isocheme bzw. "konservative" Metamorphose voraus. Dafür spricht schon die Existenz eines solch relativ dünnen Horizontes mit einer bekannten Ausstrichbreite von über 20 km!
Entsprechende Al₂O₃- K₂O-, Na₂O-Werte vergleichbarer Gesteine sind für den Disthen-Paragonitschiefer von der Alp Sponda (Tessin): 42% Al₂O₃ (berechnet); 1,6% K₂O; 5,1% Na2O (HARDER 1956), Disthen-Granat-Glimmerschiefer vom Gaberl/Stubalpe (Steiermark): 38% A1₂O₃ (berechnet); 2,7% K₂O; 1,3% Na₂O (HARDER 1956) bzw. 27,31% Al₂O₃; 4,60% K₂O; 2.05% Na₂O (ANGEL 1924). Disthen-Granatglimmerschiefer aus dem Selecka-Gebirge (Mazedonien):
19% Al₂O₃ (niedrig durch den hohen Quarzgehalt dieser Probe: 44 %) (HARDER 1956).
Eine Übereinstimmung besteht mit diesen Vergleichsgesteinen auch insofern, als sie neben reichlich Disthen (meist ca. 10% n. HARDER 1956) Paragonit führen (HARDER 1956, STOJANOV 1958). Disthen und Paragonit kommen nach den Untersuchungen von HARDER (1956) in mesozonalen Gesteinen überhaupt sehr häufig zusammen vor. Die relativ Na-reichen Paragonit-Glimmerschiefer sind immer zugleich auch Al-reich. Für die hohen Al-Gehalte denkt HARDER allerdings auch an eine Anreicherung durch SiO₂-Mobilisation und -Abfuhr während der Metamorphose und bei besonders großem Paragonitreichtum zusätzlich an Na-Zufuhr. Solche "allochemischen" Entstehungsmöglichkeiten scheiden in der Saualpe aus, da sie sich hier auf unseren dünnen Horizont beschränkt haben müßten.
Interessant ist, daß der Disthen-Granatglimmerschiefer des Selecka-Gebirges wie in der Saualpe Granaten mit dem Deltoidikositetraeder führt (BARIC 1936). Noch auffälliger ist die übereinstimmung der Disthene beider Gesteine; hier wie da kurzsäuliger Habitus, ähnliche Tracht, gleiche Einschlüsse und gleiche Farbe (vgl. BARIC 1936). Nach einer frdl. Mitt. von Herrn Professor H. MEIXNER, Salzburg, sind lose Disthene aus dem Selecka-Gebirge und aus der südlichen Saualpe nicht unterscheidbar!
Durch ihre grauschwarze Farbe ähneln auch die Disthene vom Gaberl/Stubalm (ANGEL 1924) den hier beschriebenen.
Gedanken zur Ausbildung der Saualpen-Disthene

Die Kürze der Disthene dürfte in erster Linie tektonisch bedingt sein, wenn auch die synbis post-disthenoblastische Durchbewegung nur mäßig war (KLEINSCHMIDT 1968). Auf keinen Fall ist der Disthen eine posttektonische Bildung, sondern eine recht frühe, ist doch sein sie sehr fein; so fein, daß das gleiche s_i der Staurolithe vom Plankogel bei Knappenberg von FRITSCH & MEIXNER (1964) als "Relikt der vormetamorphen Phase" aufgefaßt wird. Die Kürze der Kristalle leitet sich vermutlich von einer "mäßigen" wohl post-disthenoblastischen Durchbewegung ab. Geringere oder fehlende Durchbewegung hätte wahrscheinlich zu einer wesentlich längeren Ausbildung der Disthene -wie z.B. am Pizzo Forno -geführt und die Enden der Kristalle nicht wie abgekniffen zugeschärft erscheinen lassen. Sichere, im Gestein gewachsene Endflächen (001) sind nicht bekannt.
Eine starke Durchbewegung hätte dagegen zunächst zu Verbiegungen und schließlich zur Zertrümmerung der Disthene führen müssen. Dies ist gelegentlich im Hangenden unseres Horizontes, besonders aber in den tieferen Serien des Saualmkristallins zu beobachten. Dort kommen linsenartige Disthenaggregate ("Disthenflasern") vor, von denen sicher ein Teil zertrümmerte, rekristallisierte Disthenblasten darstellt. (In der Koralpe (KIESLINGER 1927) und in der Saualpe (MEIXNER 1953) entstanden derartige Disthenaggregate 3uch aus Andalusit; ebenso aus Staurolith (NEUGEBAUER und KLEINSCHMIDT, 1968).
Es ist jedoch merkwürdig, daß unsere Kristalle ausgesprochen selten die durch die bekannte gute Translation des Disthens bedingte Wellung und Streifung von (100) zeigen, wie das sonst wohl schon bei geringer Beanspruchung der Fall ist. Daher könnte man auch an eine atektonische Ursache für die "Stämmigkeit" unserer Kristalle denken, nämlich an irgend eine chemische Besonderheit unseres Horizontes, die mit dem großen Al/Fe⁺⁺⁺Mg-Verhältnis (KLEINSCHMIDT 1968) und dem Al-Reichtum parallel geht oder ident ist. Dafür spricht, daß die Ausbildung solcher Disthene eben auf diesen einen, geochemisch besonderen Leithorizont beschränkt ist. Außerdem sind die erwähnten mazedonischen Disthene in einem offenbar gleichen Gestein ebenfalls derartig gedrungen (BARIC 1936). Solche chemischen Besonderheiten" des Gesteins drückten sich dann allerdings nicht in den chemisch bedingten optischen Daten des Disthens aus.
Wiederum tektonische Ursachen hätte eine dritte Möglichkeit: Die Tektonik hat dem Gestein eine Anisotropie aufgeprägt, die den Stofftransport, d.h. das Angebot an "Bausteinen" für .den Disthen, in " bestimmten Richtungen relativ hemmt (//c _Disthen) bzw. fördert (┴ c). Gegen diese Möglichkeit spricht allerdings die Tatsache, daß die Disthene einigermaßen gut in Richtung der tektonischen B-Achse eingeregelt sind, das Prinzip der Wegsamkeit also den besten Stofftransport //B (=//c_Disthen) fordert.
Die Farbe des Disthens -schwarzgrau bis grau -ist zweifellos auf Einschlüsse zurückzuführen, und zwar in erster Linie solchen feinsten Graphites. Bereits 0,5 mm starke Spaltstücke wirken gewöhnlich dunkelgrau gefleckt, 0,8 mm starke schon schwarzgrau.
Dafür, daß es sich bei der färbenden Substanz um Graphit handelt und nicht um "kohlige Substanz", wie BARIC (1936) für die mazedonischen Disthene anführt, spricht, daß der Mineralbestand unseres Gesteins eine Bildungstemperatur von über 500° C fordert (s. WINKLER 1967) und kohlige Substanz sich bei der Metamorphose nach SCHÜLLER (1961) bei 200 bis 250°C zu Graphit umandelt. Nach Experimenten sind zur Graphitisierung von Kohlen allerdings sehr viel höhere, von der Wirkungsdauer abhängige Temperaturen nötig (WEGE 1966). optisch ist bei der Feinheit der Körner (durchschnittlich 5μ maximal 20μ) nicht zu entscheiden, ob Graphit oder kohlige Substanz vorliegt.
Der Graphit bildet ein si ab, das in den betrachteten Schnitten ┴ (100) geradlinig hindurchläuft (s_iˆ c = ca. 20°), in anderen leicht gewellt bzw. gefaltet ist. Die Verteilung des Graphits ist unregelmäßig und hält sich nicht streng an die s_i-Flächen. Innerhalb eines Disthens kann einmal der Graphit so gering konzentriert sein oder fehlen, daß das si verschwindet, andererseits so stark zu dichten Graphitwolken angereichert sein, daß das s_i nur schwer zu erkennen ist. 
Als Einschlüsse im Disthen wurden außerdem viel Rutil, seltener Apatit, Quarz und Erz und immer Granat beobachtet. Der Rutil bildet meist idiomorphe Nadeln oder Stengel von durchschnittlich 0,15 mm, maximal gut 1/2 mm Länge, deren c-Achse parallel s. verläuft. Meist 1. ist er braungelb, gelegentlich dunkelviolettgrau (fast schwarz) gefärbt. Die hypidiomorphen Apatiteinschlüsse (knapp 0,5 mm lang) liegen ebenfalls mit ihrer c-Achse parallel s.
Der Quarz ist meist unregelmäßig geformt, gelegentlich in Richtung des s_i gestreckt und nimmt dann seinerseits das graphitische s_i des Disthens auf. Muskoviteinschlüsse betonen dieses s_i im Quarz.
Den Granat, wohl Almandin (KLEINSCHMIDT 1968), erkennt man als auffälligsten Einschluß des Disthens bereits makroskopisch. Er hat im Mittel 1/2 bis 1 mm Durchmesser, maximal gut 1/2 cm, als Kristallform meist das Deltoidikositetraeder, z .T .mit einer Zonierung in einen Kern mit allerfeinsten Graphiteinschlüssen und einen einschlußfreien Saum.
Für wertvolle Hinweise danke ich gern Herrn Prof. Dr. H. MEIXNER, Salzburg, und Herrn Dipl. -Min. U. VETTER, Harnburg. Herr Dr. HANISCH, Harnburg, stellte dankenswerterweise Material des Miner. Hamburg vom Pizzo Forno zur Verfügung.

Schrifttum:

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