Rapakivi granite [FR/DE/EN] EarthCache

[FR]

Le granite rapakivi constitue un groupe distinctif de granites de type A proterozoïques, formés il y a environ 1,65 à 1,50 milliard d’années dans des contextes tectoniques anorogéniques (non liés à la formation de montagnes) du Bouclier baltique. Ces granites se distinguent non seulement par leur composition minéralogique, mais surtout par leurs textures de déséquilibre uniques, qui fournissent des preuves directes de l’évolution physique et chimique des magmas dont ils sont issus.

Contrairement aux granites ordinaires, les granites rapakivi présentent des indices clairs de cristallisation en plusieurs étapes, de mélange de magmas, de vitesses de refroidissement variables et de processus d’altération sous-solide. L’ensemble de ces phénomènes produit leur apparence caractéristique : de grands mégacristaux de feldspath arrondis, souvent entourés de marges de feldspath de composition différente.

Fig. 1, Granite rapakivi, photo personnelle

Texture rapakivi et formation

La caractéristique principale du granite rapakivi est la texture rapakivi :
de grands mégacristaux ovoïdes de feldspath potassique (orthose ou microcline), souvent de 1 à 5 cm de diamètre, qui peuvent être :

• Entourés d’une mince couronne de feldspath plagioclase, ou
• Non entourés, le feldspath potassique étant en contact direct avec la matrice quartz-plagioclase.

Cette texture résulte d’un déséquilibre entre les cristaux et le magma. Le modèle le plus largement accepté implique :

1. Cristallisation précoce de grands phénocristaux de feldspath potassique.
2. Resorption partielle ou rééquilibrage chimique lors de la recharge ou du réchauffement du magma.
3. Nouvelle cristallisation de plagioclase autour des surfaces de feldspath potassique lorsque les conditions changent (baisse de la teneur en eau, gradients chimiques, décompression).
4. Cristallisation finale du quartz et des feldspaths dans la matrice lors du refroidissement du magma.

Ces textures font des granites rapakivi des objets d’étude particulièrement précieux pour la dynamique des chambres magmatiques, car elles conservent un enregistrement de l’histoire thermique et chimique du magma.

Minéralogie des granites rapakivi

Bien que les textures varient, les principaux minéraux sont constants dans les différents corps de rapakivi :

• Feldspath potassique (K-feldspath) – souvent perthitique ; forme les grands mégacristaux ovoïdes.
• Feldspath plagioclase – présent dans la matrice ou formant les marges caractéristiques.
• Quartz – anédral à subédral, gris à transparent ; représente généralement 25–35 % de la roche.
• Biotite – principal minéral mafiques, apparaissant sous forme de cristaux sombres en plaques ou d’agrégats.
• Minéraux accessoires – magnétite, ilménite, zircon, apatite, fluorine et, dans les variantes plus évoluées, fayalite.

La combinaison d’une teneur élevée en silice et en alcalins, avec une faible teneur en eau, indique que les granites rapakivi se sont formés à partir de magmas chauds et secs, en accord avec leur classification de type A.

Fig. 2, Granite rapakivi, photo personnelle ; K-f (K-feldspath), Pl (plagioclase), Q (quartz)

Principales variétés de rapakivi

Dans les batholites classiques de rapakivi du sud-est de la Finlande (notamment le batholite de Wiborg / Vyborg), les géologues distinguent plusieurs types de rapakivi. Voici les principales variétés, avec les noms commerciaux couramment utilisés en architecture ou pour la pierre naturelle :

1.Wiborgite

• Le rapakivi « classique » : grands ovoïdes de feldspath potassique avec marges de plagioclase.
• Minéralogie : K-feldspath (ovoïdes), bordure de plagioclase, quartz, biotite, parfois hornblende.
• Pierre commerciale : le Baltic Brown est un rapakivi de type wiborgite.

2.Pyterlite

• Les ovoïdes de feldspath potassique sont généralement dépourvus de bordure de plagioclase.
• La matrice contient souvent des « gouttes » de quartz (quartz en forme de larme), traduisant deux stades de cristallisation.
• Pierre commerciale : Carmen Red, un rapakivi rouge de ce type (pyterlite de Virolahti).
• La pyterlite de Virolahti est même reconnue comme pierre patrimoniale par l’IUGS.

3.Granite rapakivi à grain homogène

• Grain plus uniforme, ovoïdes moins nombreux ou moins visibles, mais les caractéristiques chimiques et minéralogiques du rapakivi sont toujours présentes.

4.Granite rapakivi porphyrique

• Contient des phénocristaux dans une matrice à grains plus fins.

5.Granite rapakivi aplite

• Très finement cristallisé ; la texture rapakivi peut être subtile ou uniquement visible au microscope.

6.Variantes sombres

• On signale des « wiborgites sombres » et des « rapakivi sombres ».
• Le Baltic Green est également un rapakivi commercial du batholite de Wiborg, avec des ovoïdes verdâtres.

Consignes pour l’Earthcache

Pour enregistrer ce site comme « trouvé », rendez-vous aux coordonnées et répondez aux trois questions suivantes à partir de vos observations. Envoyez vos réponses via le système de messagerie geocaching ou par e-mail.

📌 Questions:

1. Décrivez la forme, la taille (en cm, estimation) et la couleur des plus grands cristaux de feldspath que vous observez. Les ovoïdes possèdent-ils une bordure (manteau) d’un minéral différent ? Si oui, précisez sa couleur et son épaisseur.

2. Quels minéraux pouvez-vous identifier dans la matrice à grain plus fin entre les ovoïdes (ex. quartz, mica, plagioclase) ? En vous basant sur la texture et les minéraux, quelle variété de rapakivi pensez-vous observer sur le site (wiborgite, pyterlite ou autre) et pourquoi ?

3. Comment décririez-vous la texture générale du granite (grossière, porphyrique, homogène) ? Pouvez-vous observer les relations entre les ovoïdes et la matrice environnante (ex. position du quartz par rapport au feldspath) ?

📸 Optionnel : Prenez une photo de vous ou de votre GPS sur le site (sans révéler les réponses).

[DE]

Rapakivi-Granite bilden eine markante Gruppe proterozoischer A-Typ-Granite, die vor etwa 1,65 bis 1,50 Milliarden Jahren in anorogenen (nicht gebirgsbildenden) tektonischen Umgebungen des Baltischen Schildes entstanden sind. Diese Granite zeichnen sich nicht nur durch ihre Mineralzusammensetzung aus, sondern vor allem durch ihre einzigartigen Ungleichgewichtstexturen, die direkte Hinweise auf die physikalische und chemische Entwicklung der Magmen liefern, aus denen sie kristallisiert sind.

Im Gegensatz zu gewöhnlichen Graniten zeigen Rapakivi-Granite deutliche Belege für mehrphasige Kristallisation, Magmenmischung, unterschiedliche Abkühlungsraten sowie unterfesten Alterationsprozessen. Diese Kombination führt zu ihrem charakteristischen Erscheinungsbild: große, abgerundete Feldspat-Megakristalle, die häufig von einer dünnen, mineralogisch abweichenden Mantelzone umgeben sind.

Abb. 1, Rapakivi-Granit, eigene Aufnahme

Rapakivi-Textur und ihre Entstehung

Das definierende Merkmal des Rapakivi-Granits ist die Rapakivi-Textur:
große, ovale Megakristalle aus Kalifeldspat (Orthoklas oder Mikroklin), meist 1–5 cm groß, die entweder

• von einem dünnen Plagioklasmantel umgeben sind oder
• ungemantelt direkt an die Quarz-Plagioklas-Matrix grenzen.

Diese Textur entsteht durch ein Ungleichgewicht zwischen Kristallen und Schmelze. Das am weitesten akzeptierte Modell umfasst folgende Schritte:

1. frühe Kristallisation großer Kalifeldspat-Phänokristalle,
2. teilweise Resorption oder chemische Neukonditionierung infolge von Magmenzufuhr oder Erwärmung,
3. erneute Plagioklaskristallisation an den Oberflächen des Kalifeldspats bei veränderten Bedingungen (geringerer Wassergehalt, chemische Gradienten, Dekompression),
4. abschließende Kristallisation von Quarz und Feldspat in der Matrix während der Abkühlung.

Diese Eigenschaften machen Rapakivi-Granite besonders wertvoll für das Verständnis der Dynamik magmatischer Kammern, da die Texturen ein detailliertes Archiv der thermischen und chemischen Entwicklung des Magmas darstellen.

Mineralogie der Rapakivi-Granite

Trotz texturaler Unterschiede sind die Hauptminerale in Rapakivi-Körpern weitgehend einheitlich:

• Kalifeldspat – häufig perthitisch; bildet die großen ovalen Megakristalle.
• Plagioklasfeldspat – in der Grundmasse oder als charakteristischer Mantel.
• Quarz – anedral bis subedral, grau bis farblos; meist 25–35 % der Gesteinsmasse.
• Biotit – wichtigstes mafisches Mineral, als dunkle Tafeln oder Aggregate.
• Akzessorische Minerale – Magnetit, Ilmenit, Zirkon, Apatit, Fluorit sowie in stärker differenzierten Varianten Fayalit.

Die Kombination aus hohem Silizium- und Alkali­gehalt sowie geringem Wassergehalt deutet auf heiße, trockene Magmen hin, was der Klassifikation als A-Typ-Granite entspricht.

Abb. 2, Rapakivi-Granit, eigene Aufnahme; K-f (Kalifeldspat), Pl (Plagioklas), Q (Quarz)

Haupttypen des Rapakivi-Granits

In den klassischen Rapakivi-Batholithen Südostfinnlands (insbesondere im Wiborg/Vyborg-Batholith) unterscheiden Geologen mehrere Varietäten. Zu den wichtigsten, einschließlich der handelsüblichen Natursteinnamen, gehören:

1.Wiborgit

• Der „klassische“ Rapakivi: große ovale Kalifeldspat-Kristalle mit Plagioklasmantel.
• Mineralogie: Kalifeldspat (Ovoide), Plagioklasrand, Quarz, Biotit, gelegentlich Hornblende.
• Handelsname: Baltic Brown entspricht einem wiborgitischen Rapakivi.

2.Pyterlit

• Kalifeldspat-Ovoide meist ohne Plagioklasmantel.
• Die Matrix enthält häufig tropfenförmigen Quarz, was auf zwei Kristallisationsphasen hinweist.
• Handelsname: Carmen Red (Pyterlit aus Virolahti).
• Die Pyterlite von Virolahti sind von der IUGS als Kulturgestein anerkannt.

3.Gleichkörniger Rapakivi-Granit

• Homogene Korngröße, weniger oder unauffälligere Ovoide, aber chemisch-mineralogisch typisch rapakivitisch.

4.Porphyrischer Rapakivi-Granit

• Große Phänokristalle in feinkörniger Grundmasse.

5.Aplitischer Rapakivi-Granit

• Sehr feinkörnig; Rapakivi-Textur oft nur mikroskopisch erkennbar.

6.Dunkle Varianten

• Es existieren „dunkle Wiborgite“ und „dunkle Rapakivi“-Typen.
• Baltic Green ist ein weiterer Rapakivi aus dem Wiborg-Batholith, mit grünlichen Ovoiden.

Aufgaben für das EarthCache-Logging

Um dieses EarthCache als „Found“ zu loggen, besuche die angegebenen Koordinaten und beantworte die folgenden drei Fragen anhand deiner Beobachtungen. Sende deine Antworten über das Geocaching-Nachrichtensystem oder per E-Mail.

📌 Fragen:

1. Beschreibe Form, geschätzte Größe (in cm) und Farbe der größten sichtbaren Feldspatkristalle. Besitzen die Ovoide einen Mantel aus einem anderen Mineral? Falls ja, gib dessen Farbe und ungefähre Dicke an.

2. Welche Minerale kannst du in der feinkörnigeren Matrix zwischen den Ovoiden identifizieren (z. B. Quarz, Glimmer, Plagioklas)? Welcher Rapakivi-Typ (Wiborgit, Pyterlit oder ein anderer) dürfte deiner Einschätzung nach am Standort vorliegen – und weshalb?

3. Wie würdest du die Gesamttextur des Granits beschreiben (grobkörnig, porphyrisch, gleichkörnig)? Lassen sich Beziehungen zwischen Ovoiden und der umgebenden Matrix erkennen (z. B. die Lage des Quarzes relativ zum Feldspat)?

📸 Optional: Mache ein Foto von dir oder deinem GPS-Gerät an der Stelle (ohne Hinweise auf die Antworten).

[EN]

Rapakivi granite is a distinctive group of Proterozoic A-type granites that formed approximately 1.65–1.50 billion years ago in anorogenic (non-mountain-building) tectonic settings of the Baltic Shield. These granites are notable not only for their mineral composition but especially for their unique disequilibrium textures, which provide direct evidence of the physical and chemical evolution of the magmas from which they crystallized.

Unlike ordinary granites, rapakivi granites show clear evidence of multistage crystallization, magma mixing, variable cooling rates, and subsolidus alteration processes. These combine to produce their signature appearance: large, rounded feldspar megacrysts surrounded, in many cases, by rims of compositionally different feldspar.

Fig. 1, Rapakivi granite, own photo

Rapakivi Texture and Its Formation

The defining feature of rapakivi granite is the rapakivi texture:
large, ovoid K-feldspar megacrysts (orthoclase or microcline), often 1–5 cm in diameter, which may be:

• Mantled by a thin rim of plagioclase feldspar, or
• Unmantled, with K-feldspar in direct contact with the surrounding quartz–plagioclase matrix.

This texture results from disequilibrium between crystals and melt. The most widely accepted model involves:

1. Early crystallization of large K-feldspar phenocrysts.
2. Partial resorption or chemical re-equilibration during magma recharge or heating.
3. Renewed crystallization of plagioclase around the K-feldspar surfaces as conditions change (lower water content, chemical gradients, decompression).
4. Final crystallization of quartz and feldspar in the matrix as the magma cools.

This makes rapakivi granites particularly valuable for studying magmatic chamber dynamics, because the textures preserve a record of the magma’s thermal and chemical history.

Mineralogy of Rapakivi Granites

Although textures vary, the main minerals are consistent across rapakivi bodies:

• Potassium feldspar (K-feldspar) – often perthitic; forms the large ovoid megacrysts.
• Plagioclase feldspar – occurs in the groundmass or forms the characteristic mantles.
• Quartz – anhedral to subhedral, grey to transparent; typically forms 25–35% of the rock.
• Biotite – the main mafic mineral; appears as dark, plate-like crystals and aggregates.
• Accessory minerals – magnetite, ilmenite, zircon, apatite, fluorite, and, in more evolved variants, fayalite.

The combination of high silica, high alkali content, and low water content indicates that rapakivi granites formed from dry, hot magmas, consistent with their A-type classification.

Fig 2, Rapakivi granite, own photo, K-f (K-feldspar), Pl(Plagioclase), Q(Quartz)

Major Rapakivi Varieties

In the classic rapakivi batholiths of southeastern Finland (especially the Wiborg / Vyborg batholith), geologists recognize several rapakivi types. Here are some of the major ones, plus the commercial names you might see in architecture / natural stone:

1.Wiborgite

• This is the “classic” rapakivi: large K-feldspar ovoids with plagioclase mantles.
• Mineralogy: K-feldspar (ovoids), plagioclase rim, quartz, biotite, sometimes hornblende.
• Commercial stone: Baltic Brown is a wiborgite-type rapakivi.

2.Pyterlite

• Here, the K-feldspar ovoids typically lack the plagioclase rim.
• The matrix often has quartz “drops” (tear-shaped quartz) reflecting two stages of crystallization.
• Commercial stone: Carmen Red is a red rapakivi from this type (Virolahti pyterlite).
• Virolahti pyterlite is even recognized as a heritage stone by IUGS.

3.Even-grained Rapakivi Granite

• More homogeneous grain size. Fewer or less obvious ovoids, but chemical and mineralogical features of rapakivi are still present.

4.Porphyritic Rapakivi Granite

• Contains phenocrysts (large crystals) in a finer-grained groundmass.

5.Aplitic Rapakivi Granite

• Very fine-grained. Rapakivi texture may be subtle or only apparent under microscopic examination.

6.Dark Variants

• There are “dark wiborgite” and “dark rapakivi” types reported.
• Also, Baltic Green is a commercial rapakivi from the Wiborg batholith, with greenish ovoids.

Logging Tasks

To log this EarthCache as “Found”, visit the coordinates and answer the following three questions based on your observations. Send your answers via the geocaching messaging system or email.

📌 Questions:

1. Describe the shape, size (estimate in cm), and color of the largest feldspar crystals you see. Do the ovoids have a rim (mantle) of a different mineral? If yes, describe its color and thickness.

2. What minerals can you identify in the finer-grained matrix between the ovoids (for example, quartz, mica, plagioclase)? Based on the texture and minerals, which rapakivi variety do you think is present at the site (wiborgite, pyterlite, or other), and why?

3. How would you describe the overall texture of the granite (coarse-grained, porphyritic, even-grained)? Can you observe the relationships between ovoids and the surrounding matrix (e.g., how quartz is positioned relative to feldspar)?

📸 Optional: Take a photo of yourself or your GPS device at the site (without revealing any answers).

Sources & References

• • Elliott, D. H. (1973). Wiborgite and Rapakivi Granites: Textures and Origin. Geological Society of America Bulletin, 84(9), 2933–2950.
• • Haapala, I. & Rämö, O. T. (1992). Petrogenesis of the Proterozoic Rapakivi Granites of Finland. Journal of Petrology, 33(6), 1245–1270.
• • Rämö, O. T. & Haapala, I. (2005). Rapakivi Granites. In: Encyclopedia of Geology, Elsevier, pp. 420–431.
• • Vernon, R. H. (2004). A Practical Guide to Rock Microstructure. Cambridge University Press. (Section on rapakivi textures.)
• • Wilson, M. (1997). Igneous Petrogenesis. Chapman & Hall. (Chapters on zoned feldspars and granitic plutons.)
• • Peters, E. & Johansson, Å. (2000). Rapakivi Granites of the Baltic Shield: Field Characteristics and Regional Significance. Precambrian Research, 102(1–2), 1–20.
• • Geological Survey of Finland (GTK). Materials on Finnish rapakivi batholiths (Wiborg, Åland, Laitila).
• • U.S. Geological Survey (USGS). Granite Classification and Feldspar Textures – Rapakivi-type Zoning.
• • Mindat.org – Rapakivi Granite entry.