Magmatism in the Pamir: tracing crustal and mantle processes
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die magmatische Aktivität im Pamir lässt sich zeitlich und basierend auf U-Th-Pb Datierungen an Zirkon, Monazit und Titanit in mehrere Phasen unterteilen. Während der Kreide erfolgt um ~110 Ma und zwischen 90 und 60 Ma intensiver, hauptsächlich intermediär bis felsischer Magmatismus, der vorrangig zur Bildung von alkali-betonten Monzodioriten, Dioriten, Granodioriten und Graniten führte. Während des Känozoikums gab es drei wesentliche magmatische Phasen, von ~40 bis ~30 Ma, um ~20 Ma und um ~12 Ma. Die beiden älteren Phasen förderten ebenfalls intermediär bis felsische Magmen, die jedoch insgesamt höhere Alkaligehalte aufweisen und zur Bildung von fast ausschliesslich metaluminösen Monzodioriten, Quarz-Monzoniten, Syenograniten und Alkali-betonten Graniten führten. Die jüngste magmatische Phase im Pamir um ~12 Ma förderte SiO2- untersättigte, basanitisch/tephritische bis tephriphonolitische Magmen mit einem hohen Gehalt an Unterkrustenxenolithen. Dies belegt eine Differentiation der primären Schmelzen in der Unterkruste, in Übereinstimmung mit niedrigen MgO- und Ni-Gehalten (<6 wt% und <50 ppm) und vergleichsweise unradiogenen Nd- und Hf-Isotopenzusammensetzungen (εNdi um -10; εHfi um -7). Strontium-, Nd- und Hf-Isotopendaten zeigen, dass die kretazischen Magmatite des Pamir durch die Interaktion primärer mafischer Schmelzen aus dem subkontinentalen lithosphärischen Mantel mit im wesentlichen kontinentaler Unterkruste gebildet wurden. Es gibt keine Hinweise darauf, dass asthenosphärische primäre Magmen an der Genese der Gesteine beteiligt waren. Bei der kontinentalen Unterkruste handelte es sich wahrscheinlich um nicht bzw. wenig verarmte, mafische Unterkruste mit spätproterozoischem Alter (<1 Ga). Dies wird durch unradiogene εNd-Werte von -10 bis -12 und 87Sr/86Sr Verhältnissen von 0.708 bis 0.712 in den am wenigsten radiogenen kretazischen Plutoniten, sowie durch die überwiegend metaluminöse und Mg-reiche Hauptelementchemie dieser Gesteine gestützt. Einige wenige, peraluminöse kretazische Plutonite mit deutlich radiogeneren 87Sr/86Sr Verhältnissen weisen darauf hin, dass untergeordnet auch metasedimentäre Protolithe an der Magmengenese beteiligt waren. Auch im Känozoikum dürften primäre Magmen aus dem subkontinentalen lithosphärischen Mantel einen wichtigen stofflichen und thermischen Beitrag zur Bildung der magmatischen Gesteine geleistet haben. Allerdings ging der Einfluss der Unterkruste auf die Magmengenese stark zurück, es dominierten Protolithe der Oberkruste mit stark unterschiedlichen Altern und sehr unterschiedlichen Isotopien. Der fast ausschliesslich metaluminöse Charakter der känozoischen Plutonite lässt vermuten, dass diese krustalen Protolithe zum weitaus grössten Teil (meta-)magmatischer Natur waren, während Metasedimente bei der Genese dieser Gesteine keine signifikante Rolle gespielt haben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2015). Continental thickening vs. flat subduction – the cause for Cretaceous magmatism in the Pamir. Conference Abstracts, Goldschmidt Conference, Prague
Malz, N., Pfänder, J.A., Ratschbacher, L., Münker, C., Mezger, K., Jung, S., Garbe- Schönberg, D., Hauff, F.
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(2016). Cenozoic intracontinental deformation and exhumation at the northwestern tip of the India‐Asia collision— southwestern Tian Shan, Tajikistan, and Kyrgyzstan. Tectonics, 35, 2171-2194
Käßner, A., Ratschbacher, L., Jonckheere, R., Enkelmann, E., Khan, J., Sonntag, B. L., Gloaguen, R., Gadoev, M. & Oimahmadov, I.
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(2017). Building the Pamir-Tibet Plateau—Crustal stacking, extensional collapse, and lateral extrusion in the Pamir: 1. Geometry and kinematics. Tectonics, 36, 342‒384
Rutte, D., L. Ratschbacher, S. Schneider, K. Stübner, M.A. Stearns, M.A. Gulzar, B.R. Hacker, and Project TIPAGE members
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(2017). Building the Pamir‐Tibetan Plateau—Crustal stacking, extensional collapse, and lateral extrusion in the Central Pamir: 2. Timing and rates. Tectonics, 36, 385-419
Rutte, D., Ratschbacher, L., Khan, J., Stübner, K., Hacker, B. R., Stearns, M. A., Enkelmann, E., Jonckheere, R., Pfänder, J. A., Sperner, B. & Tichomirowa, M.
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(2017). Building the Pamir– Tibet Plateau—Crustal stacking, extensional collapse, and lateral extrusion in the Pamir: 3. Thermobarometry and petrochronology of deep Asian crust. Tectonics, 36
Hacker, B. R., Ratschbacher, L., Rutte, D., Stearns, M. A., Malz, N., Stübner, K., Kylander-Clark, A. R. C., Pfänder, J. A. & Everson, A.
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(2017). Foundering Triggered by the Collision of India and Asia Captured in Xenoliths. Tectonics, 36, 1913-1933
Shaffer, M., Hacker, B. R., Ratschbacher, L., & Kylander‐Clark, A. R.
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(2017). Proterozoic–Mesozoic history of the Central Asian orogenic belt in the Tajik and southwestern Kyrgyz Tian Shan: U-Pb, 40Ar/39Ar, and fission-track geochronology and geochemistry of granitoids. GSA Bulletin, 129, 281-303
Käßner, A., Ratschbacher, L., Pfänder, J. A., Hacker, B. R., Zack, G., Sonntag, B. L., Khan, J., Stanek, K. P., Gadoev, M. & Oimahmadov, I.
