The Mavuradonha Layered Complex: Neoproterozoic ... - ArchiMeD

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Zusammenfassung Die paläotektonische Stellung und die geologische Entwicklung des Sambesi- Orogens als Bestandteil der neoproterozoischen Gebirgszüge in West-Gondwanaland ist für die Konsolidation von Gondwana während des späten Proterozoikums von besonderer Bedeutung. Trotz seiner zentralen Stellung in diesem kontinentüberspannenden Gebirgszug ist das Sambesi-Orogens weitgehend unerforscht. Die Korrelationen zu anderen Gebirgszügen im heutigen südlichen Afrika wie Lufilian Arc und Damara- Orogens im Westen und Mosambik-Orogens im Osten, werden daher weiterhin kontrovers diskutiert. Im allgemeinen wird das Sambesi-Orogen als 830 Ma alter Falten- und Überschiebungsgürtel interpretiert. Im nordöstlichen Teil des Orogens ist eine komplexe tektono-metamorphe Entwicklung erkennbar, die aus Krustenverdickung und aus der Exhumierung von tief-krustalen Gesteinen sowie aus südgerichteten Überschiebungen in Richtung des Simbabwe-Kratons besteht. Im allgemeinen wird der nordöstliche Teil des Zambezi-Gürtels in drei tektono-stratigraphische Einheiten unterteilt: (1) das Migmatitic Gneiss Terrain (2) das Marginal Gneiss Terrain (3) das Zambezi Allochthonous Terrain Das Zambezi Allochthonous Terrain wiederum setzt sich aus granitoiden Gneisen sowie in inliern aufgeschlossen Metagabbros und dem Mavuradonha Layered Complex, bestehend aus Amphiboliten, Metagabbros und Meta-Anorthositen, zusammen. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist es, die paläotektonische Stellung und geologische Entwicklung des Sambesi-Orogens im NE Simbabwes herauszustellen. Dies erfolgt insbesondere durch eine detaillierte petrologische, geochemische und geochronologische Charakterisierung des Mavuradonha Layered Complex und von Metagabbros, die in Inliern aufgeschlossen sind. Der Mavuradonha Layered Complex repräsentiert eine mafische Intrusion in Unter- bis Mittelkrustenbereichen, deren Bildung im frühen Pan-African mit einem extensionalen Ereignis in Zusammenhang steht. Die heutige Stellung des Komplexes und der untersuchten Metagabbros als Deckenstapel auf granitoiden Gneisen wurde durch südwärts-gerichtete Überschiebungen bedingt, die in Verbindung zur Kompressionstektonik im späten Proterozoikum stehen. Geochronologische Studien, die mit einer Kathodolumineszenzstudie kombiniert wurden, verdeutlichen die komplizierte Entwicklungsgeschichte innerhalb des Zambezi Allochthonous Terrain. Das Alter der Intrusion konnte mit der SHRIMP-Ionensonde auf 862 ± 4 Ma bestimmt werden und wurde an zwei Proben mit der U-Pb-Einzelzirkon- Datierungsmethode bestätigt. Dieses Alter wird ebenfalls durch ein Sm-Nd-Errorchronen- V
Alter von 899 ± 46 Ma untermauert. Demgegenüber steht das Protolithalter des unterlagernden Ocellar Gneises von 1022 ± 7 Ma, das auf ein kibarisches Ereignis in diesem Teil des Sambesi-Orogens hinweist. Innerhalb des Komplexes ist eine mehrphasige magmatische Differentiation, mit Klinopyroxen und Plagioklas als Hauptkumulatphasen erkennbar. Im Komplex sind neben einem makro-rhythmischem Lagenbau auch ein kleinmaßstäblicher Lagenbau im cm-Bereich erkennbar, die hauptsächlich in den Gesteinsabfolgen Pyroxenit, Gabbro/Norit, Leuco-Gabbro und Anorthosit der layered gabbro series auftreten. Ferro-Gabbros treten in enger Relation zu den Anorthositen der lower meta-anorthosite suite und der upper meta-anorthosite suite auf. Ein weiteres bedeutendes Resultat aus dieser Studie für die geologische Entwicklung des Sambesi-Orogens ist der isotopisch verarmte Charakter der Mavuradonha Layered Complex- und Metagabbro-Proben. Eine Krustenkontamination der Magmen, die einen subalkalinen, tholeiitischen Charakter aufweisen, wird durch die variablen εNd-Werte (+ 6.6 bis –3.5) angezeigt. Der isotopische Charakter der hochdifferenzierten Gesteine, das reichliche Auftreten von Xenolithen in der layered gabbro series sowie ererbte Zirkone sind eindeutige Beweise für eine Krustenkontamination und folglich für ein krustales Bildungsmilieu. Der Mavuradonha Layered Complex wurde durch eine hochgradige, granulitfazielle Metamorphose mit der Mineralparagenese Grt-Cpx-Pl-Qtz überprägt. Druck- und Temperaturberechnungen ergaben metamorphe Höchstbedingungen von 13 ± 2 kbar bei 840 ± 30 °C. Retrograde Bedingungen von 11 ± 2 kbar bei 680 ± 20 °C werden durch Amphibolite sowie durch retrograde Zonierungen im Granat und durch das Auftreten von retrograden Amphibolen dokumentiert. Die metamorphe Überprägung des Komplexes ereignete sich im späten Neoproterozoikum um 550 Ma. Für die metamorphe Überprägung wurde mit SHRIMP-Altersdaten an metamorphen Anwachssäumen um Zirkone ein Alter von 554 ± 13 Ma bestimmt. Die retrograde Metamorphose konnte mittels einer Granat- Gesamtgesteins-Isochrone auf ein Alter von 546 ± 9 Ma datiert werden. Eine weitere Abkühlung unter amphibolit- bis grünschieferfaziellen Bedingungen erfolgte in einem kurzen Zeitintervall von 50 Ma nach der Peak-Metamorphose (U-Pb Abkühlungsalter von 526 bis 501 Ma), bis die Schließungstemperatur des Rutils (420 ± 30 °C) erreicht wurde. Die Abkühlung wurde von der Infiltration von salz-angereicherten Fluidphasen begleitet, die durch das Auftreten von sekundären, chloridreichen Skapolithen und Amphibolen dokumentiert sind. Die in dieser Arbeit präsentierten Ergebnisse lassen darauf schließen, dass die Metagabbros und der Mavuradonha Layered Complex tief- bis mittelkrustale Komplexe darstellen, die während eines frühen Pan-Afrikanischen Extensionsereignises im VI
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