Ultramafic rocks in the Haskard Highlands, Northern Shackleton Range: tracer of a Ross orogenic suture zone?
Final Report Abstract
Ultramafische Gesteine, die als linsenförmige Körper in Orogenen auftreten, stellen einzigartige Zeugen von Paläo-Subduktions- und –Kollisionsereignissen dar. Die Gesteine werden bei der Kollision zweier Kontinente tektonisch in die kontinentale Kruste verlagert. Als primäre Quelle kommen sowohl ein ehemaliges, durch Subduktion geschlossenes, Ozeanbecken als auch der obere kontinentale oder ozeanische Erdmantel in Frage. In beiden Fällen markieren ultramafische Gesteine die Nahtstellen bzw. Suturen, an denen verschiedene Kontinentalblöcke verschweisst wurden. Sie spielen deshalb für die Rekonstruktion ehemaliger Ozeane und der Entstehung Superkontinenten eine Schlüsselrolle. In der nördlichen Shackleton Range, Ost-Antarktis, treten bis zu 100 Meter große Linsen aus ultramafischen und mafischen Gesteinen auf. Ultramafische Gesteine dominieren und bestehen aus Granat-Pyroxenit, Granat-Amphibol-Fels und wenig Spinell-Peridotit. Diese sind mit mafischem Granat-Amphibolit assoziiert. In der Suite spielt Granat-Pyroxenit eine Schlüsselrolle. In mehreren Vorkommen von Pyroxenit wurden eklogitfazielle Paragenesen entdeckt, die indikativ für eine Hochdruck-Metamorphose in Folge einer tiefen Subduktion von 70-75 km sind. Durch radiometrische Altersdatierungen konnte als Ursache dafür die Kollision bei der Bildung des Superkontinents Gondwana identifiziert werden. Durch geochemische und radiometrische Untersuchungen konnten Entstehungsalter und Herkunft der Pyroxenite entschlüsselt werden. Die Daten führten zu dem überraschenden Ergebnis, dass es sich bei Protolithen - mit einem magmatischen Alter von ca. 800 Ma - nicht um alte Fragmente des Erdmantels handeln kann. Sie könnten als Teil der ozeanischen Kruste entstanden sein, definitiv aber nicht in einer Spreizungszone, sondern unterhalb einer ozeanischen Insel. Dafür spricht die ausgezeichnete Übereinstimmung sämtlicher geochemischer Charakteristika der Pyroxenite, z. B. mit denen der Magmen von Hawaii. Überzeugende Parallelen ergeben sich aber auch mit anderen pikritischen Magmen, z. B. aus Grünsteingürteln. Die gute Alterskorrelation mit ultramafischen und mafischen Gangscharen in Australien, China, Nord-Amerika und Süd-Afrika deutet auf eine Plumeinduzierte Entstehung der Pyroxenite der Ost-Antarktis während des Rodinia-Breakups hin. Da große chemische Gemeinsamkeiten mit Pikriten aus Flutbasalt-Provinzen bestehen, könnte es sich um einen Super-Plume gehandelt haben. Zusätzlich zu diesem, für die globale Geotektonik wichtigem, Ergebnis weisen die Forschungsergebnisse auf eine prinzipiell neue Möglichkeit für die Entstehung von Pyroxenit hin. Aktuell sehen internationale Forschergruppen Pyroxenit nicht mehr als ein exotisches, seltenes Gestein an, sondern als wichtigen (allgegenwärtigen?) Teil von Lithosphäre und Asthenosphäre, der an der Bildung primärer Magmen entscheidend beteiligt ist. Das Forschungsprojekt leistet einen wichtigen Beitrag für die Genese von Pyroxenit.
Publications
- (2006) First evidence of eclogite-facies metamorphism in the Shackleton Range, Antarctica: Tracer of a suture between East and West Gondwana? Geology 34, 133-136
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