Zweijahresbericht 2004/2005 - Bibliothek - GFZ

Signaturen radiogener Isotope, v. a. von Nd, Sr und Pb, in
Mantel und kontinentaler Kruste, ermöglichen eine Unterscheidung
zwischen „juvenilem“ Krustenmaterial, das aus
Mantelschmelzen neu gebildet wird und Krustenmaterial,
welches aus der Aufarbeitung älterer Kruste entsteht.
Subduktion und Magmenbildung an aktiven Kontinentalrändern
werden als wichtige geodynamische Prozesse
angesehen, bei denen juvenile kontinentale Kruste gebildet
wird. Die zentralen Anden gelten als Paradebeispiel
eines aktiven Kontinentalrands und dort entstand das
zweitgrößte kontinentale Plateau nach Tibet. Jedoch zeigen
unsere umfangreichen Studien zum Krustenaufbau in
den zentralen Anden, dass Neubildung kontinentaler
Kruste seit über einer Milliarde Jahre eine sehr untergeordnete
Rolle gespielt hat (Lucassen et al, 2004; 2005).
Die zentralen Anden erlebten seit dem späten Proterozoikum
sehr lange Phasen von subduktionsinduziertem
Magmatismus (Abb. 4.58). Während des Altpaläozoikums
(~ 560 bis 440 Ma) bildete sich dort ein Orogen vom Kordillerentyp
– dem heutigen Andenorogen ähnlich – mit
bedeutender Verdickung der kontinentalen Kruste und
großräumiger Aufschmelzung mittlerer Krustenbereiche.
Letztere wird durch die weite Verbreitung von felsischen
Migmatiten in tiefen Krustenanschnitten (~ 15 bis 20 km)
und Granitintrusionen in den flacheren Anschnitten
des exhumierten Orogens dokumentiert (Lucassen und
Franz, 2005). Das gegenwärtige, im wesentlichem miozäne
(~ 20 Ma) bis rezente Andenorogen, mit der Ausbildung
des Hochplateaus im Bereich der noch aktiven Vulkanzone
(CVZ, Abb. 4.58), zeigt eine ähnliche thermische
Struktur der Kruste. Aus geophysikalischen Daten und der
chemischen und isotopischen Zusammensetzung felsischer
Ignimbrite (Lindsay et al, 2001; Babeyko et al,
2002), lässt sich eine weiträumige Aufschmelzung mittlerer
Krustenbereiche ableiten. Der Magmatismus in
beiden Orogenen ist in seiner Zusammensetzung
gemischt, mit wenig juvenilem Material und hohen Anteilen
von ~ 2 Milliarden Jahre alter proterozoischer Kruste
(Abb. 4.59), welche zum Teil schon im Altpaläozoikum
aufgearbeitet wurde (Abb. Anden 4.59 und Abb. 4.60).
Bedeutende Volumen juveniler magmatischer Gesteine
sind nur aus dem jurassisch bis kretazischen Magmenbogen
und der känozoischen südlichen Vulkanzone (SVZ;
Abb. 4.58) bekannt. Den Rahmen der mesozoischen bis
rezenten Magmenbögen bildet früh- bis spätpaläozoisches
Basement (Abb. 4.58), welches aber keinen oder nur geringen
Einfluss auf die Zusammensetzung der magmatischen
Gesteine hat (Abb. 4.60). Die juvenilen mesozoischen bis
rezenten Gesteine repräsentieren die Zusammensetzung
eines verarmten „sub-arc“ Mantels (Lucassen et al, 2002),
die über eine große Nord-Süd-Erstreckung und über einen
beachtlichen Zeitraum (~ 200 Ma) einheitlich erscheint
(Abb. 4.60).
Die Dominanz von Recycling, Aufarbeitung vorhandener
Kruste oder stabiler Neubildung von juveniler Kruste
hängt von den jeweiligen tektonischen Rahmenbedingungen
ab. Kompression und Krustenverdickung im magmatischen
Bogen, wie im Altpaläozoikum und Känozoikum
Abb. 4.58: Karte des westlichen Südamerika zwischen
~ 16 bis 40° S mit der Position der Magmenbögen in Jura
und Kreide (grüne Signatur) sowie rezent (gelbe Signatur).
Gegenwärtig aktiv ist die Central Volcanic Zone (CVZ) und
die Southern Volcanic Zone (SVZ). Zwischen der CVZ und
SVZ gibt es zurzeit keine magmatische Aktivität. Die Südgrenze
der CVZ entspricht der südlichen Ausdehnung des
känozoischen Hochplateaus. Die Schraffur zeigt die ungefähre
Verbreitung von paläozoischem Basement an, dass
durch die (Alt)Paläozoische Orogenese geprägt wurde; der
Übergang zum Brasilianischen Schild im Osten (gestrichelte
Linie) ist nicht genau bekannt.
Map of western South America (~ 16° bis 40° S) showing
the locations of the Jurassic and Cretaceous magmatic arc
(green) and the presently active magmatic arc (yellow; CVZ
= Central Volcanic Zone; SVZ = Southern Volcanic Zone).
There is presently no magmatic activity between CVZ and
SVZ. The southern end of the CVZ coincides with the southern
extension of the Cenozoic high plateau. The hatched
area indicates the approximate distribution of Palaeozoic
basement and remnants of the Palaeozoic orogeny. The
transition between the Palaeozoic basement and the Brazilian
Shield (bold, stippled line) is tentatively drawn.
der zentralen Anden, fördern die Hybridisierung von
Schmelzen aus dem Mantel innerhalb der Kruste bzw. die
Entstehung von Krustenschmelzen. Basaltisches Material
aus dem Mantel wird an der Basis der verdickten Kruste
angelagert, als dichter mafischer Eklogit delaminiert
und in den Mantel zurückgeführt. Vulkanische Gesteine
an der Oberfläche sind starker Abtragung ausgesetzt, verursacht
durch den großen topographischen Gradienten in
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