background image

GEOLOGICA CARPATHICA

, DECEMBER 2019, 70, 6, 471–482

doi: 10.2478/geoca-2019-0027

www.geologicacarpathica.com

Decompressional equilibration of the Midsund granulite 

from Otrøy, Western Gneiss Region, Norway

JOHANNA HOLMBERG

1

, MICHAŁ BUKAŁA

2

, PAULINE JEANNERET

1

, IWONA KLONOWSKA

1, 2

 

and JAROSŁAW MAJKA

1, 2, 

 

1

Department of Earth Sciences, Uppsala University, Villavägen 16, 752 36 Uppsala, Sweden; 

 jaroslaw.majka@geo.uu.se

2

Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection, AGH University of Science and Technology, Mickiewicza 30,  

30-059 Kraków, Poland

(Manuscript received June 10, 2019; accepted in revised form October 24, 2019)

Abstract: The Western Gneiss Region (WGR) of the Scandinavian Caledonides is an archetypal terrain for high-pressure 

(HP) and ultrahigh-pressure (UHP) metamorphism. However, the vast majority of lithologies occurring there bear no,  

or only limited, evidence for HP or UHP metamorphism. The studied Midsund HP granulite occurs on the island of Otrøy, 

a locality known for the occurrence of the UHP eclogites and mantle-derived, garnet-bearing ultramafics. The Midsund 

granulite consists of plagioclase, garnet, clinopyroxene, relict phengitic mica, biotite, rutile, quartz, amphibole, ilmenite 

and titanite, among the most prominent phases. Applied thermodynamic modelling in the NCKFMMnASHT system  

resulted  in  a  pressure–temperature  (P–T)  pseudosection  that  provides  an  intersection  of  compositional  isopleths  of   

X

Mg

 (Mg/Mg+Fe) in garnet, albite in plagioclase and X

Na

 (Na/Na+Ca) in clinopyroxene in the stability field of melt +  

plagioclase + garnet + clinopyroxene + amphibole + ilmenite. The obtained thermodynamic model yields P–T conditions of 

1.32–1.45 GPa and 875–970 °C. The relatively high P–T recorded by the Midsund granulite may be explained as an effect 

of equilibration due to exhumation from HP (presumably UHP) conditions followed by a period of stagnation under HT 

at lower-to-medium crustal level. The latter seems to be a more widespread phenomenon in the WGR than previously 

thought and may well explain commonly calculated pressure contrasts between neighboring lithologies in the WGR and 

other HP–UHP terranes worldwide.

Keywords: Scandinavian Caledonides, thermodynamic modelling, granulite facies metamorphism, decompression.

Introduction 

A  multitude  of  recent  studies  have  shown  that  continental 

crust  can  be  subducted  to  mantle  depths  during  collisional 

orogenies (see Gilotti 2013 and references therein). This pro-

cess results in densification of the subducting continental plate 

due to formation of mineral assemblages that are stable under 

high- to ultrahigh-pressure (HP–UHP) conditions. Hence, both 

mafic and felsic protoliths that are present in the subducting 

plate should be transformed into eclogites and HP–UHP gneis-

ses that contain index minerals typical for eclogite facies con-

ditions. However, it is known from both field observations and 

through  petrological  studies  (e.g., Young  &  Kylander-Clark 

2015) that the majority of the rock volume in HP–UHP ter-

ranes  shows  little  to  no  evidence  for  metamorphism  under 

eclogite facies conditions. This phenomenon generally results 

from either overstepping of metamorphic reactions (e.g.,  Castro 

& Spear 2017) or from pervasive re-equilibration of eclogitic 

assemblages  during  exhumation  (e.g.,  Engvik  et  al.  2018).  

A combination of both is also possible. Thus, the commonly 

observed plagioclase-bearing mineral assemblages could either 

have  been  effectively  metastable  during  the  peak  metamor-

phism, because the kinetic barrier for the formation of jadeite 

+ quartz at the expense of plagioclase has not been overcome, 

or  have  been  formed  during  retrogression.  In  turn,  there  

may be various reasons for the aforementioned phenomena. 

The most prominent reasons include the variability in the sub-

duction and exhumation rates, availability of fluids, and the 

rock bulk chemistry (e.g., Hacker et al. 2003).

Here, we report results from a granulite that was sampled  

on the island of Otrøy in the Western Gneiss Region (WGR), 

Scandinavian Caledonides, which is a well-known locality for 

exposures  of  UHP  eclogites  and  ultramafic  rocks  (e.g., 

Kylander- Clark et al. 2007; van Roermund 2009a, b). We demon-

strate  through  petrography,  coupled  with  phase  equilibrium 

thermodynamic  modelling,  that  the  bulk  chemical  composi-

tion of the examined granulite allowed for the stabilization of 

the plagioclase-bearing assemblage under relatively high pres-

sure.  We  suggest  that  the  observed  mineral  assemblage  is  

an effect of decompressional equilibration during exhumation 

from HP (presumably even UHP) conditions, associated with 

limited partial melting. Notwithstanding the above considera-

tions,  the  studied  Midsund  granulite  provides  additional 

 evidence  for  a  complex  subduction–exhumation  history 

recorded by continental crust of the WGR in the Scandinavian 

Cale donides.   

Geological setting

The Scandinavian Caledonides (Fig. 1A) formed as a result 

of  Ordovician  closure  of  the  Iapetus  Ocean  and  subsequent 

background image

472

HOLMBERG, BUKAŁA, JEANNERET, KLONOWSKA and MAJKA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 6, 471–482

collision  of  Laurentia  and  Baltica  in  the  late  Silurian/early 

Devonian (Gee 1975; Corfu et al. 2006, 2014; Gee et al. 2008, 

2013).  This  continent–continent  collisional  event  caused:  

(1) the amalgamation and thrusting of oceanic and continental 

allochthons (the Lower, Middle, Upper and Uppermost alloch-

thons) towards the east-southeastward over the autochthonous 

basement (Roberts & Gee 1985; Roberts 2003); and (2) during 

the final stages of orogenesis, the westward continental sub-

duction of part of the Baltica basement with segments of over-

lying allochthons beneath Laurentia that resulted in HP–UHP 

metamorphism (e.g., Gee 1975; Andersen et al. 1991, 1998; 

Kylander-Clark et al. 2007, 2008; Walsh et al. 2007; Gee et al. 

2013; DesOrmeau et al. 2015; Gordon et al. 2016). In many 

areas,  thrust  imbrication  and  later  extensional  deformation, 

Fig. 1.  A  —  Simplified  tectonostratigraphic  map  of  the  Scandinavian  Caledonides  with  inferred  provenance  of  the  major  tectonic  units 

 (modified  after  Gee  et  al.  2010).  In  red  the  Allochthonous  Baltica  basement  including  the  Western  Gneiss  Region  (WGR)  is  marked.  

B — Simplified geological map of the Molde–Ålesund region belonging to the WGR that consists of allochthonous Caledonide nappes (in dark 

grey) infolded into Baltica basement gneisses (in pink). The study area is outlined by the black rectangle and shown in more detail in Fig. 1C. 

C — Geological map of Otrøy Island showing occurrences of peridotites and eclogites within the Proterozoic basement gneisses in the northern 

part; separated from the southern allochthonous sequence, the Blåhø Nappe (modified after van Roermund et al. 2005; Carswell et al. 2006; 

Spengler 2006; Hollocher et al. 2007; van Roermund 2009a; Hacker et al. 2010). The locations of sample documented and discussed in this 

paper is outlined by the red star (EUREF89 NTM 74550 m E, 6977750 m N).

background image

473

MIDSUND GRANULITE FROM OTRØY, WESTERN GNEISS REGION, NORWAY

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 6, 471–482

including folding, resulted in the juxtaposition and tight inter-

folding of the nappes and basement rocks, particularly along 

the  western  coast  of  Norway  (Fig.  1A, B;  Gee  1980;  Krill 

1980;  Tucker  1986;  Robinson  1995;  Braathen  et  al.  2000; 

Robinson  &  Hollocher  2008;  Gee  et  al.  2010).  Throughout  

the  Scandinavian  Caledonides,  the  occurrence  of  numerous 

windows in the allochthonous nappes exposes the parautoch-

thonous Baltica basement rocks (Fig. 1A; Roberts & Gee 1985; 

Roberts 2003). The WGR, representing the hinterland of the 

Scandinavian Caledonides, is one of those tectonic windows 

and corresponds to the deepest exposed structural level (Gee 

1975) and the largest exposure of parautochtonous basement 

(Fig.  1B).  The  basement  of  the  WGR  consists  mainly  of 

granitic,  granodioritic,  and  tonalitic  gneisses  of  Proterozoic 

age (Fig. 1B) that were formed c. 1690–1620 Ma (Brueckner 

1972; Carswell & Harvey 1985; Harvey 1985; Tucker et al. 

1990;  Skår  2000; Austrheim  et  al.  2003;  Corfu  et  al.  2014; 

DesOrmeau  et  al.  2015; Young  2017).  The  basement  rocks 

were subsequently: (1) overprinted by granulite-facies meta-

morphism related to the Sveconorwegian orogeny at c. 1100–

900 Ma that was associated with pluton and dyke emplacement 

and local migmatization (Skår & Pedersen 2003; Røhr et al. 

2004, 2013; Tucker et al. 2004; Root et al. 2005; Glodny et al. 

2008; Kylander-Clark et al. 2008; Krogh et al. 2011; Corfu et 

al. 2014; DesOrmeau et al. 2015); and (2) reworked during the 

Caledonian  orogeny  (e.g.,  Fossen  2010).  High-grade  meta-

morphism,  reaching  HP–UHP  conditions,  occurred  during  

the final stages of the Scandian collision at c. 420 to 400 Ma 

(e.g., Kylander-Clark et al. 2008; Hacker et al. 2010; Krogh et 

al. 2011). This was followed by a lower-pressure (1.5–0.5 GPa), 

granulite/amphibolite facies overprint at 400–385 Ma (Terry 

et al. 2000; Kylander-Clark et al. 2007, 2008; Walsh et al. 2007; 

Krogh et al. 2011; DesOrmeau et al. 2015; Hacker et al. 2015; 

Holder et al. 2015). 

The UHP rocks (eclogites and quartzofeldspathic gneisses) 

crop  out  at  three  discrete  areas  within  the WGR. These  are  

the  southern  (Nordfjord),  central  (Sørøyane),  and  northern 

(Nordøyane) UHP domains (e.g., Hacker et al. 2010; Butler  

et al. 2013; Smith & Godard 2013; DesOrmeau et al. 2015). 

Overall,  these  UHP  rocks  show  a  northeasterly  increase  in  

the  peak  UHP  metamorphic  conditions  from  750 °C  and  

3.5 GPa in the Nordfjord UHP domain (e.g., Cuthbert et al. 

2000;  Young  et  al.  2007;  Smith  &  Godard  2013;  Des - 

Ormeau  et  al.  2015;  Butler  et  al.  2018)  to  820–850 °C  and 

3.8–3.9  GPa  in  the  Nordøyane  UHP  domain  (Fig.  1B;  e.g., 

Terry  et  al.  2000;  Carswell  et  al.  2006;  DesOrmeau  et  al. 

2015).  Even  higher  P–T  estimates  (850–950 °C  and  5.5– 

6.5  GPa)  have  been  suggested  for  orthopyroxene  eclogites  

and  garnet  websterites  hosted  by  gneisses  of  the  northern 

WGR  in  the  Moldefjord  region  (including  Otrøy  island  of  

the Nordøyane UHP domain; Fig. 1B; Vrijmoed et al. 2006, 

2008;  Scambelluri  et  al.  2008;  Spengler  et  al.  2009;  van 

Roermund  2009a, b).  The  Nordøyane  UHP  domain  extends 

from the islands of Nordøyane to the nearby mainland, and 

includes  the  nor thernmost  UHP  rocks  exposed  in  the WGR 

(Butler et al. 2013). 

The sample discussed in this paper was obtained from the 

Proterozoic Baltica basement exposed on Otrøy in the north-

western  part  of  the  WGR  in  the  Nordøyane  UHP  domain  

(Fig. 1B, C). A simplified geologic map of the island is shown 

in Figure 1C. Otrøy is characterized by E–W to NNE–SSW 

trending belts of basement rocks. These belts consist of inter-

layered  migmatitic  or  augen  orthogneisses  and  well  layered 

dioritic-gneisses (resembling the so-called Ulla Gneiss sensu 

Terry & Robinson 2004) with abundant lenses of eclogites that 

preserve  eclogite  facies  mineral  assemblages  to  various 

extents (Carswell et al. 2006), garnet peridotites, and minor 

eclogitized  gabbros  (van  Roermund  2009b).  The  dominant 

ENE–WSW  striking  amphibolite  facies  foliation  is  subver-

tical,  commonly  associated  with  a  well-developed  subhori-

zontal  E–W  amphibolite-facies  lineation  (Spengler  2006).  

In  the  northwestern  part  of  the  island,  three  occurrences  of 

Caledonized UHP Mg–Cr garnet-peridotite bodies are incor-

porated within the basement gneisses (van Roermund & Drury 

1998;  Brueckner  et  al.  2002;  Carswell  et  al.  2006;  van 

Roermund 2009b). 

The southern part of the island is separated from the nor-

thern part by the Midsund–Åkra shear zone (Fig. 1C). This major 

shear  zone  is  a  greenschist-facies  ductile  shear  zone  with  

a dominant strike-slip sense of displacement associated with  

a well-developed subhorizontal lineation (Terry & Robinson 

2004). The rocks belonging to the southern part form an assem-

blage of metasediments (Blåhø Nappe mica schists), metaba-

sites  and  orthogneisses. An  extensive  part  of  the  basement 

along the southern shores consist of homoge neous amphibo-

lite boudins and finely laminated, pinkish  feldspathic gneiss 

with deformed diabase dykes (Hollocher et al. 2007).

Analytical procedures

The  mineral  chemistry  data  presented  below  was  deter-

mined  using  a  JXA8530F  Jeol  Hyperprobe  Field  Emission 

Electron Probe Microanalyser (FE-EPMA) at the Department 

of Earth Sciences, Uppsala University, Sweden. The measure-

ments were carried out using a 15kV accelerating voltage and 

a 10nA beam current. The counting times were 10 s for the 

peaks and 5 s for the background. Both mineral and synthetic 

oxide  standards  were  used  to  calibrate  the  Kα  lines  for  all 

measured elements. The raw data was corrected according to 

the PAP routine.

Results

Field observations 

The Proterozoic Baltica basement exposed in an abandoned 

quarry  located  in  Midsund  is  shown  on  Figs.  1C  &  2A.  

The rocks exposed in this quarry consist mainly of migmatitic  

banded  dioritic  gneiss  (Fig.  2B)  that  are  interlayered  with 

granitoidic  augen-orthogneiss  (Fig.  2C).  These  gneisses  are 

background image

474

HOLMBERG, BUKAŁA, JEANNERET, KLONOWSKA and MAJKA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 6, 471–482

affected by a penetrative, steeply dipping amphibolite-facies 

foliation  that  strikes  ~ENE–WSW. A  linear  shape  fabric  is 

well defined by elongate grain aggregates of either K-fedspar 

or quartz (commonly ribbons) and has a subhorizontal plunge 

and ENE–WSW azimuth (Fig. 2D). Eclogites, retro-eclogites 

and  granulites  occur  as  isolated  lenses  and  boudins  within 

Fig. 2. Outcrop photos from a former quarry located in the western part of Otrøy Island, where the sample discussed in this paper is located, 

showing the lithological and structural features of Proterozoic basement rocks of Baltica. A — Panoramic view of the entire outcrop from  

the SW (from Google maps). B, C — Proterozoic basement consisting of (B) migmatitic banded dioritic gneiss interlayered with (C) Kfs-

augen-orthogneiss. D — Penetrative steeply dipping foliation striking ~ENE–WSW within augen-orthogneiss, with penetrative mineral linea-

tion defined by elongated K-feldspar and quartz. Lineation has subhorizontal plunge and ENE–WSW azimuth. E — Lens of eclogite and 

retro-eclogite  within  the  strongly  foliated  augen-orthogneiss.  F  —  HP  granulite  embedded  within  the  migmatitic  banded  dioritic  gneiss.  

G — Zoom in on a part of (F): HP granulite with the layered garnet showing the sample discussed in this paper.

background image

475

MIDSUND GRANULITE FROM OTRØY, WESTERN GNEISS REGION, NORWAY

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 6, 471–482

both the foliated augen-orthogneiss (Fig. 2E) and the migma-

titic banded dioritic gneiss (Fig. 2F, G). 

Petrography and mineral chemistry

The Midsund granulite exhibits a grano- to nematoblastic 

texture and is dominated by garnet, clinopyroxene, plagioclase 

and quartz (Fig. 3A, B). A weak foliation is marked by less 

abundant  amphibole  and  biotite,  minor  apatite,  rutile,  and 

titanite that occur sporadically in the matrix (Fig. 3A, B). Even 

less abundant are phengite, ilmenite, zircon and K-feldspar.

Garnet forms subhedral to anhedral porphyroblasts and is 

generally  homogeneous  in  its  composition  in  the  range  of 

Alm

47–49

Grs

31–35

Prp

17–18

Sps

0.8–1.5 

(Table  1,  Fig.  3C).  The  only 

exception in this pattern is the thin outermost rim that shows  

a sharp increase of X

Alm

 (up to 56 mol. %) and X

Fe

 (from 72 to 

75 %) that is accompanied by a simultaneous decrease of X

Grs 

(down  to 23 mol. %), while X

Prp

 and X

Sps

  remain relatively 

consistent across the whole profile (Fig. 3C, D). Garnet con-

tains  scarce  inclusions  of  sodic  clinopyroxene,  phengite, 

quartz, apatite, rutile, ilmenite and zircon, which presumably 

represents  a  mineral  assemblage  entrapped  during  the  pro-

grade to peak metamorphism. Seldom composite inclusions of 

phengite partly replaced by biotite, and inclusions of amphi-

bole  and  plagioclase  were  found  in  fissured  garnet  grains, 

indicating their retrograde origin. Rarely, multi-phase inclu-

sions,  somewhat  resembling  melts  (see  e.g.,  Ferrero  et  al. 

2015),  composed  of  K-feldspar,  biotite,  plagioclase  and/or 

pure albite are also found in the garnet (Fig. 3E).

Clinopyroxene of diopside composition rarely occurs as elon-

gated inclusions (not exceeding 200 µm) in garnet (Table 1, 

Fig. 3D). Most commonly, clinopyroxene forms poikilitic inter-

growths with plagioclase, quartz and amphibole in the matrix 

(Fig.  3B, F),  and  its  composition  shows  a  broad  range,  i.e. 

X

Di

=79–93  mol.  %,  X

Jd

=6–18  mol.  %  (X

Na

=0.07–0.21)  and 

X

Aeg

=1–4 mol. % (Table 1). Matrix clinopyroxene is generally 

well  preserved  and  is  only  locally  replaced  by  amphibole  

(Fig. 3F).

Phengite has only been found as inclusions in garnet and 

partially replaced by biotite (Fig. 3G). The Si content varies 

between 3.17 and 3.20 a.p.f.u. (Table 2).

Plagioclase  occurs  in  four  textural  positions.  Most  com-

monly,  it  forms  subhedral  grains  (up  to  600  µm)  evenly 

 distributed  in  the  matrix  (Fig.  3H),  hereinafter  referred  to  

as  matrix  plagioclase.  It  is  a  Na-rich  variety  with  X

Ab

=75– 

78 mol. %, X

An

=17–22 mol. % and X

Or

=3–5 mol. % (Table 3). 

Plagioclase  is  also  a  major  constituent  of  poikilitic  inter-

growths with clinopyroxene (Fig. 3B, F). The chemical com-

position of this plagioclase corresponds to X

Ab

=75–77 mol. %, 

X

An

=19–21 mol. % and X

Or

=2–4 mol. % (Table 3). Sporadically, 

plagioclase  also  forms  intergrowths  with  biotite  and  mono-

mineral inclusions in garnet.

Amphibole predominantly forms euhedral to subhedral, uni-

formly oriented elongated grains in the matrix. They contain 

abundant quartz and apatite inclusions, and is rarely observed 

to have partly replaced poikiloblastic clinopyroxene (Fig. 3F), 

but  it  also  forms  intergrowth  with  quartz.  In  both  textural 

 positions, amphibole has a pargasitic composition (Table 2).

 Biotite mainly forms subhedral flakes (with sizes varying 

from 50 µm to 1.5 mm) located in the matrix. Less common 

larger flakes (> 500 µm) are typically oriented (sub-)parallel  

to  amphibole  (Fig.  3B).  However,  the  orientation  of  some 

grains  is  at  a  high-angle    to  the  amphiboles.  Biotite  is  also 

found  as  inclusions  partly  replacing  phengite  in  garnet  

(Fig. 3G).

Quartz is an abundant mineral that is evenly distributed in 

the matrix (Fig. 3A, B). Quartz grains often display polygonal 

textures with straightened grain boundaries (e.g., Humphreys 

& Hatherley 1995) and distinctive triple junctions at the grain 

boundaries  (e.g.,  Kruhl  2001). These  preserved  textures  are 

indi cative  of  the  high-temperature  GBAR  (grain  boundary 

area reduction) process.

In  summary,  based  on  the  above-mentioned  petrographic 

description,  it  is  inferred  that  the  studied  rock  underwent  

HP metamorphism, which was followed by a lower pressure 

granulite  facies  overprint.  The  latter  resulted  in  the  stabi-

lization  of  the  peak  temperature  assemblage  composed  of 

 garnet + plagioclase + clinopyroxene + ilmenite ± amphibole  

± melt. 

Pressure–temperature estimates

Isochemical  phase  diagrams  have  been  calculated  using  

the Perple_X 6.8.5 software package (Connolly 1990, 2005). 

The internally consistent thermodynamic database by Holland 

& Powell (2011) has been used for calculations in the Na

2

O–

CaO–K

2

O–FeO–MgO–MnO–Al

2

O

3

–SiO

2

–H

2

O–TiO

2

 

(NCKFMMnASHT) system. The granulite chemical composi-

tion  was  determined  by  areal-EDS  analyses  performed  in  

the  same  electron  microprobe  laboratory  as  the  WDS  mea-

surements.  Results  are  presented  in  Figure  4.  To  estimate  

the  minimum  fluid  content  required  to  produce  melt  within  

the granulite-facies assemblage observed in the thin section, 

the P–X

H2O

  pseudosection  was  modelled. A  pure  H

2

O  fluid 

was assumed for the modelling. The pseudosection was calcu-

lated  in  a  P–T  space  of  1–2  GPa  and  650–1100 °C  and  

a constant H

2

O content of 0.40 wt. % (Fig. 4). Solution models 

for garnet, biotite and ilmenite are from White et al. (2007), 

white mica and melt from White et al. (2014), clinopyroxene 

from Green et al. (2007), plagioclase from the ternary feldspar 

model  of  Holland  &  Powell  (2003),  and  amphibole  from 

Green et al. (2016) have been selected. 

Compositional isopleths of X

Mg

 (X

Mg

=Mg/Mg+Fe) in gar-

net, albite content in plagioclase and X

Na

 (X

Na

=Na/Na+Ca) in 

clinopyroxene  have  been  combined  to  estimate  P–T  condi-

tions of equilibration. Isopleths intersect within the field con-

taining  the  phase  assemblage  of  melt + plagioclase + garnet + 

clino pyroxene + amphibole + ilmenite (Fig. 4). The P–T space 

encompassed by the intersection of the isopleths shows that 

the granulite assemblage observed in the studied sample has 

formed  at  HP  and  HT  conditions  of  1.32–1.45  GPa  and  

875–970 °C.

background image

476

HOLMBERG, BUKAŁA, JEANNERET, KLONOWSKA and MAJKA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 6, 471–482

Fig. 3. A, B — Photomicrographs in a plane polarized light. (A) Typical microtexture and composition of granulite (sample IK14-11-A3) with 

garnet (Grt), clinopyroxene (Cpx), quartz (Qz), plagioclase (Pl), amphibole (Am), biotite (Bt), minor titanite (Ttn), rutile (Rt) and apatite (Ap). 

(B) Typical garnet and retrogressed poikiloblastic clinopyroxene with plagioclase and quartz intergrowths. C — Compositional profile across 

the garnet presented in (D) shows variations in mole fractions of the X

Fe

 and almandine (Alm), grossular (Grs), pyrope (Prp) and spessartine 

(Sps) components. D — BSE image of a garnet with a trajectory line marked along which a step line profile was carried out. Garnet shows  

an inclusion of clinopyroxene and it is surrounded by amphibole, biotite and clinopyroxene. E — BSE image of a multiphase inclusion of 

biotite + plagioclase + K-feldspar (Kfs) + albite (Ab) in garnet. F — Photomicrograph in a plane polarized light showing amphibole replacing 

poikiloblastic clinopyroxene. G — BSE image of a composite inclusion of phengite (Ph) and biotite in garnet. H — Photomicrograph in  

a crossed polarized light showing plagioclase with polysynthetic twinning evenly distributed in the matrix together with biotite, quartz, clino-

pyroxene and garnet. 

background image

477

MIDSUND GRANULITE FROM OTRØY, WESTERN GNEISS REGION, NORWAY

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 6, 471–482

Mineral

Grt

Grt

Grt

Grt

Grt

Grt

Grt

Grt

Grt

Grt

Cpx

Cpx

Cpx

Cpx

Cpx

Cpx

Cpx

Cpx

Cpx

Cpx

Position

Rim

Rim

Rim

Cor

e

Cor

e

Cor

e

Cor

e

Rim

Rim

Rim

Pbl

Pbl

Pbl

Pbl

Pbl

Pbl

Incl

Incl

Incl

Incl

SiO

2  

37.72

38.10

38.30

38.13

38.34

37.86

37.76

37.61

37.46

37.77

51.39

51.32

51.13

50.63

50.96

50.69

50.02

49.1

1

51.13

51.63

Ti

O

 

0.06

0.02

0.08

0.12

0.02

0.09

0.1

1

0.06

0.09

0.01

0.22

0.34

0.28

0.33

0.32

0.36

0.35

0.33

0.31

0.31

Al

2

O

21.61

21.79

21.82

21.85

21.84

22.20

21.76

21.40

21.56

21.50

7.17

3.88

7.60

5.20

7.84

6.63

6.95

6.22

6.10

5.65

CaO   

8.55

10.38

11.37

12.14

12.20

12.55

13.01

11.30

10.64

9.99

18.88

21.83

18.71

21.1

1

19.16

19.74

21.83

22.09

21.95

22.32

MgO   

4.82

4.62

4.69

4.85

4.75

4.51

4.58

4.84

4.92

4.94

9.92

11.56

9.71

10.89

10.02

9.63

10.94

10.76

11.19

12.02

MnO   

0.93

0.86

0.68

0.48

0.53

0.40

0.39

0.72

0.70

0.73

0.09

0.1

1

0.12

0.06

0.09

0.14

0.08

0.08

0.00

0.04

FeO   

26.21

23.81

22.89

22.41

22.38

22.47

22.10

23.22

22.88

23.87

8.77

9.89

9.23

9.43

9.19

9.99

9.63

9.35

8.15

7.43

Na

2

O  

0.00

0.06

0.01

0.05

0.05

0.07

0.09

0.04

0.02

0.04

2.84

0.96

2.58

1.37

2.36

1.89

1.01

0.95

1.29

1.26

K

2

O   

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.01

0.00

0.00

0.01

0.00

0.00

0.00

0.00

0.01

0.00

0.00

0.01

0.03

0.00

0.02

Total

99.99

99.81

99.87

100.09

100.16

100.20

99.79

99.22

98.38

98.98

99.37

100.05

99.54

99.1

1

100.15

99.18

100.96

99.02

100.21

100.89

O

12.00

12.00

12.00

12.00

12.00

12.00

12.00

12.00

12.00

12.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

6.00

Si

2.95

2.97

2.97

2.95

2.96

2.92

2.93

2.94

2.95

2.97

1.90

1.92

1.90

1.90

1.88

1.91

1.85

1.85

1.89

1.89

Ti

0.00

0.00

0.00

0.01

0.00

0.01

0.01

0.00

0.01

0.00

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

Al

1.99

2.00

2.00

1.99

1.99

2.02

1.99

1.97

2.00

1.99

0.31

0.17

0.33

0.23

0.34

0.29

0.30

0.28

0.27

0.24

Ca

0.72

0.87

0.95

1.01

1.01

1.04

1.08

0.95

0.90

0.84

0.75

0.87

0.74

0.85

0.76

0.79

0.86

0.89

0.87

0.88

Mg

0.56

0.54

0.54

0.56

0.55

0.52

0.53

0.56

0.58

0.58

0.55

0.64

0.54

0.61

0.55

0.54

0.60

0.60

0.62

0.66

Mn

0.06

0.06

0.04

0.03

0.03

0.03

0.03

0.05

0.05

0.05

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Fe

2+

1.71

1.55

1.49

1.45

1.45

1.45

1.43

1.52

1.51

1.57

0.20

0.27

0.25

0.25

0.24

0.30

0.24

0.22

0.23

0.19

Fe

3+*

0.07

0.04

0.04

0.05

0.04

0.01

0.05

0.07

0.02

0.04

Na

0.00

0.01

0.00

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

0.00

0.01

0.20

0.07

0.19

0.10

0.17

0.14

0.07

0.07

0.09

0.09

K

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Total

8.00

8.00

8.00

8.00

8.00

8.00

8.00

8.00

8.00

8.00

4.00

4.00

4.00

4.00

4.00

4.00

4.00

4.00

4.00

4.00

Jad

17.48

5.78

17.55

8.68

15.87

13.79

6.63

5.89

8.91

8.03

Di

78.61

92.79

80.47

89.54

82.10

85.58

92.17

92.51

90.28

90.58

Aeg

3.91

1.43

1.97

1.77

2.04

0.63

1.20

1.60

0.81

1.39

X

Na

0.21

0.07

0.20

0.1

1

0.18

0.15

0.07

0.07

0.09

0.09

X

Mg

24.69

25.70

26.75

27.84

27.45

26.35

26.98

27.81

27.71

26.95

73.09

70.69

68.32

71.01

69.68

64.23

71.28

73.30

73.02

77.94

Alm

56.13

51.52

49.22

47.58

47.60

47.82

46.69

49.35

49.75

51.66

Grs

23.46

28.78

31.33

33.02

33.25

34.22

35.22

30.77

29.64

27.70

Prp

18.40

17.82

17.98

18.36

18.01

17.1

1

17.25

18.34

19.07

19.06

Sps

2.02

1.88

1.47

1.04

1.14

0.86

0.84

1.55

1.55

1.59

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jad = Al/(Al+Fe

3+

)×(100

Di), Di = (Ca+Fe

2+

+Mg)/(Ca+Fe

2+

+Mg)+(2×Na)×100, 

Aeg = Al/(Al+Fe

2+

)×(100

Di), XNa = Na/(Na+Ca), XMg = Mg/(Fe

2+

+Mg)×100, 

Alm = Fe

2+

/(Fe

2+

+Mg+Ca+Mn)×100, 

 

Grs = Ca/(Ca+Fe

2+

+Mg+Mn)×100, Prp = Mg/(Mg+Fe

2+

+Ca+Mn)×100, Sps = Mn/(Mn+Fe

2+

+Mg+Ca)×100, *Fe

3+

 has been estimated based on char

ge balance; Pbl — poikiloblast; Inlc — inclusion in garnet 

Table 1: 

Representative microprobe analyses of garnet and clinopyroxene.

background image

478

HOLMBERG, BUKAŁA, JEANNERET, KLONOWSKA and MAJKA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 6, 471–482

Discussion and final remarks

Garnet  grains  commonly  record  valuable  information 

regarding the evolution of a rock. Even though the garnet in 

the Midsund granulite is nearly completely homogenized and 

is inclusion-poor, it still provides insight into the prograde to 

peak-pressure metamorphic evolution of the rock. Rare inclu-

sions  of  sodic  clinopyroxene  and  phengitic  mica  are  inter-

preted to have formed during the prograde to near peak-pressure 

stages  of  the  P–T  path.  The  peak-pressure  conditions  were 

impossible to estimate for the studied rock due to severe post-

peak  pressure  processes  that  lead  to  the  obliteration  of  

the peak assemblage. However, it can be speculated that they 

were not significantly different  from the P–T conditions for 

Scandian re-equilibration that was calculated for the nearby 

Ugelvik garnet websterite (c. 3–4 GPa at 800–900 °C, their 

M3 assemblage, Spengler et al. 2009) or the peak P–T condi-

tions estimated for an UHP eclogite (c. 3–4 GPa at 750–850 °C, 

Kylander-Clark  et  al.  2007)  located  in  close  proximity  to  

the Midsund granulite. 

Mineral

Ph

Ph

Ph

Ph

Am

Am

Am

Am

Position

Incl

Incl

Incl

Incl

Mtx

Mtx

Mtx

Mtx

SiO

2  

48.13

47.63

48.72

49.07

41.01

42.25

40.79

41.56

TiO

 

1.21

1.23

1.00

1.06

1.42

1.78

2.09

1.85

Al

2

O

30.76

31.18

31.94

31.81

13.82

12.91

13.34

13.37

CaO   

0.16

0.14

0.12

0.13

11.47

11.38

11.56

11.44

MgO   

3.00

2.54

2.21

2.45

9.81

10.66

10.18

10.25

MnO   

0.01

0.00

0.10

0.03

0.03

0.08

0.06

0.03

FeO   

2.95

2.43

1.90

2.16

16.10

15.79

15.61

15.59

Na

2

O  

0.10

0.14

0.14

0.14

1.87

1.93

1.91

1.85

K

2

O   

10.38

10.74

10.66

10.66

1.59

1.56

1.63

1.50

Total

97.28

96.58

97.19

98.03

97.12

98.34

97.17

97.44

O

11.00

11.00

11.00

11.00

23.00

23.00

23.00

23.00

Si

3.18

3.17

3.20

3.20

6.21

6.28

6.16

6.23

Ti

0.06

0.06

0.05

0.05

0.16

0.20

0.24

0.21

Al

2.40

2.45

2.47

2.45

2.47

2.26

2.38

2.36

Ca

0.01

0.01

0.01

0.01

1.86

1.81

1.87

1.84

Mg

0.30

0.25

0.22

0.24

2.22

2.36

2.29

2.29

Mn

0.00

0.00

0.01

0.00

0.00

0.01

0.01

0.00

Fe

2+

0.16

0.14

0.10

0.12

2.04

1.82

1.88

1.84

Fe

3+*

0.00

0.14

0.10

0.11

Na

0.01

0.02

0.02

0.02

0.55

0.56

0.56

0.54

K

0.88

0.91

0.89

0.89

0.31

0.30

0.31

0.29

Total

7.00

7.01

6.97

6.98

15.82

15.74

15.80

15.72

*Fe

3+

 has been estimated based on charge balance; Mtx — matrix; Inlc — inclusion in garnet  

Mineral

Pl

Pl

Pl

Pl

Pl

Pl

Pl

Pl

Pl

Pl

Position

Mtx

Mtx

Mtx

Mtx

Mtx

Mtx

Pbl

Pbl

Pbl

Pbl

SiO

2  

63.94

63.65

62.95

62.64

62.20

62.99

62.83

62.36

63.16

62.51

Al

2

O

21.67

21.91

22.03

22.04

22.56

21.94

22.60

23.01

22.08

22.59

CaO   

3.42

3.70

3.89

3.86

4.49

3.97

4.42

4.68

3.90

4.46

Na

2

O  

8.66

9.01

9.08

8.90

8.57

9.15

8.56

8.73

8.77

8.69

K

2

O   

0.87

0.72

0.69

0.64

0.56

0.58

0.59

0.40

0.64

0.54

Total

98.56

98.99

98.64

98.08

98.38

98.63

99.00

99.18

98.55

98.79

O

8.00

8.00

8.00

8.00

8.00

8.00

8.00

8.00

8.00

8.00

Si

2.86

2.84

2.83

2.82

2.80

2.83

2.81

2.78

2.83

2.80

Al

1.14

1.15

1.17

1.17

1.20

1.16

1.19

1.21

1.17

1.19

Ca

0.16

0.18

0.19

0.19

0.22

0.19

0.21

0.22

0.19

0.21

Na

0.75

0.78

0.79

0.78

0.75

0.80

0.74

0.76

0.76

0.76

K

0.05

0.04

0.04

0.04

0.03

0.03

0.03

0.02

0.04

0.03

Total

4.97

4.99

5.01

5.00

4.99

5.01

4.98

5.00

4.98

4.99

XAn (Ca)

16.99

17.73

18.40

18.63

21.73

18.71

21.44

22.33

19.00

21.41

XAb (Na)

77.86

78.14

77.72

77.72

75.04

78.02

75.14

75.38

77.30

75.50

XOr (K)

5.15

4.13

3.89

3.66

3.23

3.27

3.42

2.29

3.71

3.09

Mtx — matrix; Pbl — forming poikilitic intergrowths with clinopyroxene

Table 2: Representative microprobe analyses of phengite and amphibole.

Table 3: Representative microprobe analyses of plagioclase.

background image

479

MIDSUND GRANULITE FROM OTRØY, WESTERN GNEISS REGION, NORWAY

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 6, 471–482

The thermodynamic phase equilibrium modelling suggests 

the  HT  equilibration  conditions  in  the  stability  field  of  

melt + plagioclase + garnet + clinopyroxene + amphibole + ilme-

nite (Fig. 4), thus indicating a favorable scenario for the stabi-

lization of retrograde plagioclase in the observed assemblage. 

It is envisioned that the plagioclase intergrown with clinopy-

roxene should have formed earlier during decompression due 

to the breakdown of omphacite. Hence, the large plagioclase 

grains in the matrix that show textural equilibrium with the 

surrounding  phases  are  considered  to  represent  the  part  of  

the  equilibrium  assemblage.  It  is  inferred  here  that  it  could 

have  formed  as  a  result  of  partial  melt  crystallization  upon 

cooling. However, not much partial melt has been observed in 

the outcrop, hand specimens and even thin sections. Only rare 

multi-phase  inclusions  in  garnet  containing  K-feldspar,  pla-

gioclase, pure albite and biotite may be indicative for partial 

melting and thus could confirm melt presence during the rock 

evolution (e.g., Ferrero et al. 2015). Alternatively, they might 

have resulted from a breakdown of an unidentified prograde 

Na-,  Ca-  and  K-bearing  hydrous  mineral  (white  mica  plus 

zoisite?),  but  the  preserved  remnants  of  white  mica  do  not 

contain increased amount of Na nor Ca. However, the model-

led  pseudosection  does  predict  partial  melting.  Hence,  it  

is  considered  that  the  partial  melting  must  have  affected  

the  studied  rock  to  some  degree,  likely  during  the  earliest 

stages  of  decompression  from  peak  pressure  conditions.  

The other metamorphic changes that occurred during decom-

pression  are  expressed  by  the  formation  of  diopside–pla-

gioclase  poikiloblasts  at  the  expense  of  clinopyroxene  with  

a  more  omphacitic  compositions,  by  the  replacement  of 

phengite by biotite, and by growth of the matrix plagioclase, 

amphibole and biotite, as well as replacement of relict rutile 

by titanite. Especially the latter phenomenon is interpreted to 

have occurred at final stages of the metamorphic cycle under 

amphibolite facies conditions. Also, the sharp change of the 

composition of garnet in the outermost rim can be explained 

by  retrogressive  diffusion  and  exchange  between  garnet  in 

mutual  contact  with  clinopyrexene,  amphibole  and  biotite 

(Fig.  3D)  during  decompression  to  granulite  and  farther 

decom pression and cooling to amphibolite facies conditions.

The obtained P–T conditions for decompressional HT equi-

libration  of  the  Midsund  granulite  are  in  line  with  those 

recently  calculated  for  comparable  HP  granulites  occurring 

just north-east of the study area, as presented by Engvik et al. 

(2018). These authors estimated minimum P–T conditions for 

HP granulites at 1.4–1.8 GPa and 900–1100 °C. It also sup-

ports the observations made by Ganzhorn et al. (2014), who 

reported  pervasive  partial  melting  and  HT  equilibration  of 

Fig. 4. P–T pseudosection of the granulite calculated in the NCKFMMnASHT system at conditions of T = 650–1100 °C and P = 1–2 GPa. Green 

field outlines the inetersection of compositional isopleths of X

Ab

, X

Na

 in clinopyroxene and X

Mg

 in garnet. Mineral abbreviations: Am — amphi-

bole, Bt — biotite, Cpx — clinopyroxene, Grt — garnet, Ilm — ilmenite, Mu — muscovite, Pl — plagioclase, Qz — quartz, Rt — rutile,  

Sph — sphene.

background image

480

HOLMBERG, BUKAŁA, JEANNERET, KLONOWSKA and MAJKA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 6, 471–482

felsic gneisses in the study region. Hence, the results obtained 

in this study are in agreement with the general, regional trend 

of  a  temperature  gradient  increase  towards  this  part  of  the 

WGR as suggested e.g. by Cuthbert et al. (2000). As noted by 

Engvik et al. (2018), the WGR was traditionally thought to be 

a  relatively  cold  UHP  terrane.  Their  results,  coupled  with 

these presented herein and other observations of granulitized 

eclogites from Nordøyane (e.g., Larsen et al. 1998; Butler et 

al. 2013) and farther northeast from northernmost Vestranden 

in  the  Roan  area  (Möller  1988),  show  that  this  part  of  the 

WGR must have undergone regional scale HT re-equilibration 

of the eclogitized orogenic root during the terminal stages of 

the Scandian collision. This, in turn, broadens our understan-

ding  of  the  Caledonian  orogenic  cycle  and  shows  that  the 

Scandinavian Caledonides  may  share  more  similarities with 

other hot orogens, such as the Bohemian Massif (but see also 

e.g., O’Brien & Rötzler 2003; Medaris et al. 2018), than pre-

viously  envisioned.  It  also  shows  a  clear  need  for  further 

petrological exploration of the garnet–clinopyroxene–plagio-

clase rocks that are within both the Parautochthon and alloch-

thons  of  the  Scandinavian  Caledonides  in  order  to  deliver 

comprehensive data on the evolution of this mountain belt.

Acknowledgements:  Simon  Cuthbert  and  Dirk  Spengler  

are  thanked  for  their  constructive  reviews.  Chris  Barnes  is 

 acknowledged for help with linguistic correction, and Marian 

Janák  as well as  Milan Kohút for editorial works. This research 

was  supported  by  the  National  Science  Centre  (Poland)   

funded  research project CALSUB no. 2014/14/ST10/00321.  

References

Andersen T.B., Jamtveit B., Dewey J.F. & Swensson E. 1991: Sub-

duction  and  eduction  of  continental  crust:  major  mechanisms 

during  continent–continent  collision  and  orogenic  collapse,  

a model based on the south Norwegian Caledonides. Terra Nova 

3, 303–310. 

Andersen T.B., Berry H.N., Lux D.R. & Andresen A. 1998: The tec-

tonic  significance  of  pre-Scandian 

40

Ar/

39

Ar  phengite  cooling 

ages in the Caledonides of western Norway. J. Geol. Soc. 155, 

297–309. 

Austrheim H., Corfu F., Bryhni I. & Andersen T.B. 2003: The Pro-

terozoic  Hustad  igneous  complex:  a  low  strain  enclave  with  

a key to the history of the Western Gneiss Region of Norway. 

Precambrian Res. 120, 149–175.

Braathen A., Nordgulen Ø., Osmundsen P.-T., Andersen T.B., Solli A. 

& Roberts D. 2000: Devonian, orogen-parallel, opposed exten-

sion in the Central Norwegian Caledonides. Geology 28, 615–618. 

Brueckner H.K. 1972: Interpretation of Rb–Sr ages from the Precam-

brian and Paleozoic rocks of southern Norway. Am. J. Sci. 272, 

334–358. 

Brueckner H.K., Carswell D.A. & Griffin W.L. 2002: Paleozoic dia-

monds within a Precambrian peridotite lens in UHP gneisses of 

the Norwegian Caledonides. Earth Planet. Sci. Lett. 203, 805–816. 

Butler  J.P.,  Jamieson  R.A.,  Steenkamp  H.M.  &  Robinson  P.  2013: 

Discovery  of  coesite-eclogite  from  Nordøyane  UHP  domain, 

Western Gneiss Region, Norway: Field relations, metamorphic 

history,  and  tectonic  significance.  J. Metamorph. Geol.  31,  

147–163.

Butler J.P., Jamieson R.A., Dunning G.R., Pecha M.E., Robinson P. & 

Steenkamp H.M. 2018: Timing of metamorphism and exhuma-

tion  in  the  Nordøyane  ultra-high-pressure  domain,  Western 

Gneiss Region, Norway: New constraints from complementary 

CA-ID-TIMS  and  LA-MC-ICP-MS  geochronology.  Lithos  

310–311, 153–170.

Carswell  D.A.  &  Harvey  M.A.  1985:  The  intrusive  history  and 

 tectonometamorphic evolution of the Basal Gneiss Complex in 

the Moldefjord area, west Norway. In: Gee D.G. & Sturt B.A. 

(Eds.):  The  Caledonide  Orogen  —  Scandinavia  and  Related 

 Areas. Wiley, Chichester, 843–858.

Carswell D.A., van Roermund H.L.M. & Wiggers de Vries D.F. 2006: 

Scandian  Ultrahigh-Pressure  Metamorphism  of  Proterozoic 

Basement Rocks on Fjørtoft and Otrøy, Western Gneiss Region, 

Norway. Int. Geol. Rev. 48, 957–977.

Castro A.E. & Spear F.S. 2017: Reaction overstepping and re-evalua-

tion of peak P‒T conditions of the blueschist unit Sifnos, Greece: 

implications for the Cyclades subduction zone. Int. Geol. Rev. 

59, 548–562.

Connolly J.A.D. 1990: Multivariable phase diagrams: an algorithm 

based  on  generalized  thermodynamics.  Am. J. Sci. 290, 

 

666–718.

Connolly J.A.D. 2005: Computation of phase-equilibria by linear pro-

gramming: a tool for geodynamic modeling and its application to 

subduction zone decarbonation. Earth Planet. Sc. Lett. 236, 524-

541.

Corfu F., Torsvik T.H., Andersen T.B., Ashwal L.D., Ramsay D.M. & 

Roberts R.J., 2006: Early Silurian mafic–ultramafic and granitic 

plutonism in contemporaneous flysch, Magerøy, northern Nor-

way:  U–Pb  ages  and  regional  significance.  J. Geol. Soc.  163, 

291–301.

Corfu F., Austrheim H. & Ganzhorn A.C. 2014: Localized granulite 

and eclogite facies metamorphism at Flatraket and Krakeneset, 

Western Gneiss Region: U–Pb data and tectonic implications. In: 

Corfu F., Gasser D. & Chew D.M. (Eds.): New Perspectives on 

the Caledonides of Scandinavia and Related Areas. The Geolo­

gical Society, London, 425–442. 

Cuthbert  S.J.,  Carswell  D.A.,  Krogh-Ravna  E.J.  &  Wain A.  2000: 

Eclogites & eclogites in the Western Gneiss Region, Norwegian 

Caledonides. Lithos 52, 165–195.

DesOrmeau J.W., Gordon S.M., Kylander-Clark A.R.C., Hacker B.R., 

Bowring  S.A.,  Schoene  B.  &  Samperton  K.M.  2015:  Insights 

into  (U)HP  metamorphism  of  the  Western  Gneiss  Region, 

 Norway:  A  high-spatial  resolution  and  high-precision  zircon 

study. Chem. Geol. 414, 138–155. 

Engvik A.K., Willemoes-Wissing B. & Lutro O. 2018: High-tempera-

ture,  decompressional  equilibration  of  the  eclogite  facies  oro-

genic  root  (Western  Gneiss  Region,  Norway).  J. Metamorph. 

Geol. 36, 5, 529–545.

Ferrero S., Wunder B., Walczak K., O’Brien P.J. & Ziemann M.A. 

2015: Preserved near ultrahigh-pressure melt from continental 

crust subducted to mantle depths. Geology 43, 5, 447–450.

Fossen H. 2010: Extensional tectonics in the North Atlantic Caledo-

nides: a regional view. In: Law R.D., Butler R.W.H., Holdsworth 

R.E., Krabbendam M. & Strachan R.A. (Eds.): Continental Tec-

tonics and Mountain Building: The Legacy of Peach and Horne. 

Geol. Soc. S.P. 335, 767–793.

Ganzhorn A.C., Labrousse L., Prouteau G., Leroy C., Vrijmoed J.C., 

Andersen T.B. & Arberet L. 2014: Structural, petrological and 

chemical  analysis  of  syn-kinematic  migmatites:  Insights  from 

the Western Gneiss Region, Norway. J. Metamorph. Geol. 32, 

647–673.

Gee D.G. 1975: A tectonic model for the central part of the Scandina-

vian Caledonides. Am. J. Sci. 275A, 468–515. 

Gee D.G. 1980: Basement-cover relationships in the central Scandi-

navian Caledonides. GFF 102, 455–474.

background image

481

MIDSUND GRANULITE FROM OTRØY, WESTERN GNEISS REGION, NORWAY

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 6, 471–482

Gee D.G., Fossen H., Henriksen N. & Higgins A.K. 2008: From the 

eraly Paleozoic platforms of Baltica and Laurentia to the Cale-

donide  orogen  of  Scandinavia  and  Greenland.  Episodes  31, 

 44–51. 

Gee D.G., Juhlin C., Pascal C. & Robinson P. 2010: Collisional Oro-

geny  in  the  Scandinavian  Caledonides  (COSC).  GFF  132,  

29–44. 

Gee D.G., Janák M., Majka J., Robinson P. & van Roermund H.L.M. 

2013:  Subduction  along  and  within  the  Baltoscandian  margin 

during closure of the Iapetus Ocean and Baltica–Laurentia colli-

sion. Lithosphere 5, 169–178.

Gilotti J.A. 2013: The Realm of Ultrahigh-Pressure Metamorphism. 

Elements 9, 255–260.

Glodny J., Kühn, A.K. & Austrheim H. 2008: Diffusion versus recrys-

tallization  processes  in  Rb–Sr  geochronology:  isotopic  relics  

in  eclogite  facies  rocks,  Western  Gneiss  Region,  Norway. 

 Geochim. Cosmochim. Acta 72, 506–525.

Gordon  S.M.,  Whitney  D.L.,  Teyssier  C.,  Fossen  H.,  Kylander-  

Clark A. 2016: Geochronology and geochemistry of zircon from 

the northern Western Gneiss Region: Insights into the Caledo-

nian  tectonic  history  of  western  Norway.  Lithos 246–247,  

134–148. 

Green E., Holland T. & Powell R. 2007: An order-disorder model for 

omphacitic pyroxenes in the system jadeite–diopside–hedenber-

gite–acmite, with applications to eclogitic rocks. Am. Mineral. 

92, 1181–1189.

Green E.C.R., White R.W., Diener J.F.A., Powell R., Holland T.J.B. 

& Palin R.M. 2016: Activity-composition relations for the calcu-

lation of partial melting equilibria in metabasic rocks. J. Meta­

morph. Geol. 34, 9, 845–869. 

Hacker B.R., Abers G.A. & Peacock S.M. 2003: Subduction factory. 

1.  Theoretical  mineralogy,  densities,  seismic  wavespeeds,  and 

H2O contents. J. Geophys. Res. 108, B1, 2029.

Hacker  B.R.,  Andersen  T.B.,  Johnston  S.,  Kylander-Clark  A.R.C., 

 Peterman E.M., Walsh E.O. & Young D. 2010: High-temperature 

deformation during continental-margin subduction and exhuma-

tion: the ultrahigh-pressure Western Gneiss Region of Norway. 

Tectonophysics 480, 1–4, 149–171.

Hacker  B.R.,  Kylander-Clark  A.R.C.,  Holder  R.,  Andersen  T.B., 

 Peterman E.M., Walsh E.O. & Munnikhuis J.K. 2015: Monazite 

response to ultrahigh-pressure subduction from U–Pb dating of 

laser ablation split stream. Chem. Geol. 409, 28–41.

Harvey M.A. 1985: A geochemical and structural study of the gneisses 

and  eclogites  on  the  Molde  Peninsula,  West  Norway.  Unpub­

lished PhD thesisUniversity of Sheffield, 1–272.

Holder  R.M.,  Hacker  B.R.,  Kylander-Clark  A.R.C.  &  Cottle  J.M. 

2015: Monazite trace element and isotopic signatures of (ultra)

high-pressure  metamorphism:  examples  from  the  Western 

Gneiss Region, Norway. Chem. Geol. 409, 99–111.

Holland  T.J.B.  &  Powell  R.  2003:  Activity-composition  relations  

for  phases  in  petrological  calculations:  an  asymmetric  multi-

component  formulation.  Contrib. Mineral. Petrol. 145,  4,  

492–501.

Holland T.J.B. & Powell R. 2011: An improved and extended inter-

nally consistent thermodynamic dataset for phases of petrologi-

cal interest, involving a new equation of state for solids. J. Meta­

morph. Geol. 29, 333–383.

Hollocher K., Robinson P., Terry M.P. & Walsh E. 2007: Application 

of major- and trace element geochemistry to refine U–Pb zircon, 

and Sm/Nd or Lu/Hf sampling targets for geochronology of HP 

and  UHP  eclogites,  Western  Gneiss  Region,  Norway.  Am. 

 Mineral.  92, 1919–1924. 

Humphreys J.F. & Hatherley M. 1995: Recrystallization and related 

annealing phenomena. Elsevier Science, New York, 1–498.

Krill A.G. 1980: Tectonics of the Oppdal area, central Norway. GFF 

102, 523–530.

Krogh T.E., Kamo S.L., Robinson P., Terry M.P. & Kwok K. 2011: 

U–Pb zircon geochronology of eclogites from the Scandian Oro-

gen, northern Western Gneiss Region, Norway: 14–20 million 

years  between  eclogite  crystallization  and  return  to  amphibo-

lite-facies conditions. Can. J. Earth Sci. 48, 2, 441–472.

Kruhl  J.H.  2001.  Crystallographic  control  on  the  development  of 

foam textures in quartz, plagioclase and analogue material. In: 

Dresen G. & Handy M. (Eds.): Deformation mechanisms, rheo-

logy and microstructures. Int. J. Earth Sci. 90, 104–117.

Kylander-Clark  A.R.C.,  Hacker  B.R.,  Johnson  C.M.,  Beard  B.L., 

Mahlen  N.J.  &  Lapen T.J.  2007:  Coupled  Lu–Hf  and  Sm–Nd 

geochronology constrains prograde and exhumation histories of 

high-  and  ultrahigh-pressure  eclogites  from  western  Norway. 

Chem. Geol. 242, 137–154.

Kylander-Clark A.R.C., Hacker B.R. & Mattinson J.M. 2008: Slow 

exhumation of UHP terranes: titanite and rutile ages of the Wes-

tern Gneiss Region, Norway. Earth Planet. Sci. Lett. 272, 3–4, 

531–540. 

Larsen R.B., Eide E.A. & Burke E.A.J. 1998: Evolution of microdia-

mond-bearing granulites in the Western Gneiss Region, Norway. 

Contrib. Mineral. Petrol. 133, 106–121.

Medaris G.L., Brueckner H.K., Cai Y., Griffin W.L. & Janák M. 2018: 

Eclogites  in  peridotite  massifs  in  the  Western  Gneiss  Region, 

Scandinavian  Caledonides:  Petrogenesis  and  comparison  with 

those in the Variscan Moldanubian Zone. Lithos 322, 325–346.

Möller  C.  1988:  Geology  and  metamorphic  evolution  of  the  Roan 

area,  Vestranden  Western  Gneiss  Region,  Central  Norwegian 

Caledonides. Norges Geol. Unders. Bull. 413, 1–31.

O’Brien P.J. & Rötzler J. 2003: High-pressure granulites: formation, 

recovery  of  peak  conditions  and  implications  for  tectonics.  

J. Metamorph. Geol. 21, 3–20.

Roberts D. 2003: The Scandinavian Caledonides: Event chronology, 

palaeogeographic  settings  and  likely  modern  analogues. 

 Tectonophysics 365, 283–299. 

Roberts D. & Gee D.G. 1985: An introduction to the structure of the 

Scandinavian  Caledonides.  In:  Gee  D.G.  &  Sturt  B.A.  (Eds.): 

The  Caledonide  Orogen  —  Scandinavia  and  Related  Areas. 

 Wiley, Chichester, 55–68.

Robinson  P.  1995:  Extension  of  Trollheimen  tectono-stratigraphic 

 sequence in deep synclines near Molde and Brattvåg, Western 

Gneiss  Region,  southern  Norway.  Norsk Geol. Tidsskr.  75,  

181–198.

Robinson  P.  &  Hollocher  K.  2008:  Geology  of  Trollheimen.  In: 

 Robinson P., Roberts D. & Gee D.G. (Eds.): Guidebook: a tec-

tonostratigraphic  transect  across  the  central  Scandinavian 

 Caledonides.  NGU report 2008.064, pt. II. NGU,  Trondheim, 

61–67.

Root  D.B.,  Hacker  B.R.,  Gans  P.B.,  Ducea  M.N.,  Eide  E.A.  & 

 Mosenfelder J.L. 2005: Discrete ultrahigh-pressure domains in 

the Western Gneiss Region, Norway: implications for formation 

and exhumation. J. Metamorph. Geol. 23, 45–61. 

Røhr T.S., Corfu F., Austrheim H. & Andersen T.B. 2004: Sveconor-

wegian U–Pb zircon and monazite ages of granulite-facies rocks, 

Hisarøya,  Gulen,  Western  Gneiss  Region,  Norway.  Norw. J. 

Geol. 84, 251–256.

Røhr T.S., Bingen B., Robinson P. & Reddy S.M. 2013: Geochrono-

logy of Paleoproterozoic augen gneisses in the Western Gneiss 

Region, Norway: evidence for Sveconorwegian zircon neocrys-

tallization  and  Caledonian  zircon  deformation.  J. Geol. 121, 

105–128. 

Scambelluri M., Pettke T. & van Roermund H.L.M. 2008: Majoritic 

garnets  monitor  deep  subduction  fluid  flow  and  mantle  dyna-

mics. Geology 36, 59–62.

Skår  Ø.  2000:  Field  relations  and  geochemical  evolution  of  the 

 Gothian  rocks  in  the  Kvamsøy  area,  southern Western  Gneiss 

Complex, Norway. Norges Geol. Unders. Bull. 437, 5–23.

background image

482

HOLMBERG, BUKAŁA, JEANNERET, KLONOWSKA and MAJKA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 6, 471–482

Skår Ø. & Pedersen R.B. 2003: Relations between granitoid magma-

tism and migmatization: U–Pb geochronological evidence from 

the  Western  Gneiss  Complex,  Norway.  J. Geol. Soc. London 

160, 935–946.

Smith D.C. & Godard G. 2013: A Raman spectroscopic study of dia-

mond and disordered sp

3

-carbon in the coesite-bearing Straumen 

eclogite pod, Norway. J. Metamorph. Geol. 31, 19–33. 

Spengler D. 2006: Origin and evolution of deep upper mantle rocks 

from western Norway. Geologica Ultraiectina, Utrecht Univer­

sity 266, 1–266.

Spengler D., Brueckner H.K., van Roermund H.L.M., Drury M.R. & 

Mason P.R.D. 2009: Long-lived, cold burial of Baltica to 200 km 

depth. Earth Planet. Sci. Lett. 281, 1–2, 27–35. 

Terry M.P. & Robinson P. 2004: Geometry of eclogite-facies structu-

ral  features:  Implications  for  production  and  exhumation  of 

 ultrahigh-pressure  and  high-pressure  rocks,  Western  Gneiss 

 Region, Norway. Tectonics 23, TC2001.

Terry  M.P.,  Robinson  P.,  Hamilton  M.A.  &  Jercinovic  M.J.  2000: 

Monazite geochronology of UHP and HP metamorphism, defor-

mation  and  exhumation,  Nordøyane,  Western  Gneiss  Region, 

Norway. Am. Mineral. 85, 1651–1664.

Tucker R.D. 1986: Geology of the Hemnefjord–Orkanger area, south 

central Norway. Norges Geol. Unders. Bull. 404, 1–20.

Tucker R.D., Krogh T.E. & Råheim A. 1990: Proterozoic evolution 

and  age–province  boundaries  in  the  central  Western  Gneiss 

 Region, Norway: results of U–Pb dating of accessory minerals 

from Trondheimsfjord to Geiranger. In: Gower C.F., Rivers T. & 

Ryan B. (Eds.): Mid-Proterozoic Laurentia–Baltica. Geological 

Association of Canada, Special Paper 38, 149–173.

Tucker  R.D.,  Robinson  P.,  Solli A.,  Gee  D.G., Thorsnes T.,  Krogh 

T.E.,  Nordgulen  Ø.  &  Bickford  M.E.  2004:  Thrusting  and 

 extension  in  the  Scandian  hinterland,  Norway:  New  U–Pb  

ages  and  tectonostratigraphic  evidence.  Am. J. Sci.  304,  6,  

477–532.

van  Roermund  H.L.M.  2009a:  Recent  progress  in  Scandian  ultra-

high-pressure metamorphism in the northernmost domain of the 

Western Gneiss Complex, SW Norway: Continental subduction 

down  to  180-200  km  depth. J. Geol. Soc. London 166, 4,  

739–751. 

van Roermund H.L.M. 2009b: Mantle-wedge garnet peridotites from 

the  northernmost  ultra-high  pressure  domain  of  the  Western 

Gneiss Region, SW Norway. Eur. J. Mineral. 21, 6, 1085–1096.

van  Roermund  H.L.M.  &  Drury  M.R.  1998:  Ultra-high  pressure  

(P>6 GPa) garnet peridotites in Western Norway: exhumation of 

mantle rocks from >185 km depth. Terra Nova 10, 295–301.

van Roermund H.L.M., Spengler D. & Wiggers de Vries-Dekkers D. 

2005:  Evidence  for  ultra-high  pressure  (UHP)  metamorphism 

within  Proterozoic  basement  rocks  on  Otrøy,  Western  Gneiss 

 Region, Norway. Mitteilungen der ÖMG 150, 159.

Vrijmoed J.C., van Roermund H.L.M. & Davies G. 2006: Evidence 

for diamond-grade UHP metamorphism and fluid interaction in 

the Svartberget Fe–Ti garnet peridotite/websterite body, Western 

Gneiss Region, Norway. Mineral. Petrol. 88, 381–405. 

Vrijmoed J.C., Smith D.C. & van Roermund H.L.M. 2008: Raman 

confirmation  of  microdiamond  in  the  Svartberget  Fe–Ti  type 

garnet  peridotite,  Western  Gneiss  Region,  Western  Norway. 

 Terra Nova 20, 295–301. 

Walsh E.O., Hacker B.R., Gans P.B., Grove M. & Gehrels G. 2007: 

Protolith ages and exhumation histories of (ultra) high-pressure 

rocks  across  the  Western  Gneiss  Region,  Norway.  Geol. Soc. 

Am. Bull. 119, 289–301. 

White R.W., Powell R. & Holland T.J.B. 2007: Progress relating to 

calculation of partial melting equilibria for metapelites. J. Meta­

morph. Geol. 25, 511–527.

White  R.W.,  Powell  R.,  Holland  T.J.,  Johnson  T.E.  &  Green  E.C. 

2014: New mineral activity–composition relations for thermody-

namic calculations in metapelitic systems. J. Metamorph. Geol. 

32, 261–286.

Young D.J., Hacker B.R., Andersen T.B. & Corfu F. 2007: Amphibo-

lite to ultrahigh-pressure transition in western Norway: implica-

tions for exhumation tectonics. Tectonics 26, TC1007, 1–15.

Young  D.J.  2017:  Structure  of  the  (ultra)high-pressure  Western 

Gneiss Region, Norway: Imbrication during Caledonian conti-

nental  margin  subduction.  Geol. Soc. Am. Bull.  130,  5–6,  

926–940.

Young D.J. & Kylander-Clark A.R.C. 2015: Does Continental Crust 

Transform  during  Eclogite

‐Facies  Metamorphism? J. Meta­

morph. Geol. 33, 331–357.