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Die zeitliche Entwicklung von Metamorphose und Anatexis im nördlichen Wilson Terrane, Ross Orogen, Nord-Victorialand/Oates Coast

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  • retired (from Federal Geological Survey of Germany, Hannover)
Die zeitliche Entwicklung von Metamorphose und Anatexis im nördlichen
Wilson Terrane, Ross Orogen, Nord-Victorialand/Oates Coast
U. Schüssler, Mineralogisches Institut der Universität Würzburg
F. Henjes-Kunst, Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Hannover
Zur P-T-t Entwicklung des Kristallinkomplexes im nördlichen Wilson Terrane wurden während der
letzten Jahre verschiedentlich Ergebnisse publiziert (z.B. Schüssler 1996, Schüssler et al. 1999).
Neue Untersuchungsergebnisse lassen diese Entwicklung in dem Gebiet noch klarer werden, ermög-
lichen eine genauere zeitliche Einordnung der geologischen Vorgänge, vor allem der durchgreifen-
den Anatexis, und sind letztlich auch vor dem Hintergrund der GANOVEX VIII-Untersuchungsziele
aktuell.
Das nördliche Wilson Terrane gehört zum kambro-ordovizischen Ross-Orogen, das sich im Bereich
von Nord-Victorialand/Oates Coast in drei Terranes gliedert (von Ost nach West: Robertson Bay
Terrane, Bowers Terrane und Wilson Terrane). Dabei wird das Wilson Terrane als aktiver Kontine-
talrand des antarktischen Kratons angesehen, an den das Bowers Terrane als ehemaliger vulkani-
scher Inselbogen und das Robertson Bay Terrane als Flyschbecken angefaltet wurden. Dieses
Flyschbecken markiert wahrscheinlich den Rand eines anderen Kontinents, der während der Ross-
Orogenese mit dem antarktischen Kraton kollidierte. Dabei dürfte das Wilson Terrane von kontinen-
taler Kruste des kollidierenden Kratons unterschoben worden sein (Matzer 1995).
Das Kristallin im Bereich der Oates Coast (nordwestlichstes Wilson Terrane) läßt sich auf Grund
unterschiedlicher Ross-orogener P-T-Bedingungen sehr klar in drei parallele Zonen untergliedern.
Granulitfazielle Metamorphosebedingungen sind dabei nur für die zentrale Zone nachzuweisen; die
Metamorphose in der östlichen und der westlichen Zone war hoch-amphibolitfaziell oder niedriger.
In der zentralen Zone wurden bislang vor allem die Orthopyroxen-führenden Paragenesen als Indi-
katoren für die granulitfazielle Metamorphose angesehen. Neuere petrologische Untersuchungen
zeigen aber, dass ein weitaus größerer Teil der beobachteten Mineralassoziationen und -reaktionen
granulitfaziellen Ursprungs ist. Sämtliche untersuchten Proben mit fazieskritischen Paragenesen
zeigen die granulitfazielle Metamorphose, und zwar oft in Form von frischen, anschließend nicht
weiter überprägten Mineralvergesellschaftungen. Aus verschiedenen Gleichgewichtsparagenesen
und Mineralreaktionen sowie unter Anwendung unterschiedlicher Geothermobarometer läßt sich
folgende P-T Entwicklung ableiten: Nach einem Mitteldruck-granulitfaziellen Stadium (790-
850°C/7-8 kbar) kam es zu einer mehr oder weniger isothermalen Druckentlastung und zu einem
Niederdruck-granulitfaziellen Stadium (4-5.5 kbar); danach folgte eine Überprägung unter verstärk-
ter Temperaturabnahme, die z.B. zu einer retrograden Neubildung von Muscovit und Biotit bei etwa
500°C führte.
Längere Zeit war strittig, ob es sich bei den Orthopyroxen-führende Gesteinen des Wilson Terranes
um Relikte des präkambrischen antarktischen Kratons oder um Ross-orogene Metamorphite handelt.
Die jetzt erkannte weite Verbreitung granulitfazieller Paragenesen in der zentralen Zone als Produk-
te der Hauptmetamorphose (und nicht als Relikte einer prä-Ross-orogenen Entwicklung) läßt keinen
Zweifel mehr am Ross-Alter dieser Metamorphose. Die zentrale Zone stellt den tiefsten Krustenab-
schnitt des Ross Orogens im heutigen Aufschlussniveau dar. U-Pb-Datierungen von sechs Mona-
zitfraktionen aus drei Proben granulitfazieller Gneise ergaben Alter um 490 Ma, mit denen in Anbet-
racht der hohen Schließungstemperaturen für das U-Pb System in Monazit (>700°C) das Ross-Alter
der Metamorphose untermauert wird (Schüssler et al. 1999).
Im gesamten Kristallinkomplex des nördlichen Wilson Terranes sind Anatexite weit verbreitet. Ge-
rade in der zentralen Zone der Oates Coast kann man dabei schon im Gelände sehr schön die Über-
gänge von Metatexiten über lagig differenzierte Migmatite bis hin zu Diatexiten und in-situ gebilde-
ten Granitoiden beobachten. Auch dies zeigt, daß es sich bei der zentralen Zone um einen tiefen
Krustenabschnitt handelt, sozusagen die Granitküche, in der die Magmen gebildet wurden, die in
höheren Krustenstockwerken als Granite Harbour S-Typ Granitoide intrudiert sind. Der Zeitpunkt
der Hauptanatexis läßt sich relativ genau auf das Spätstadium der Ross-Orogenese eingrenzen:
- Die in-situ Granitoide sind mitunter foliiert, meist bei geringem Volumen und unmittelbarer Be-
ziehung zu den restitischen Gneisen. Eine Foliation ist hier durchaus zu erwarten, da die partielle
in-situ Aufschmelzung einhergeht mit der gesamten tektonometamorphen Entwicklung. Nicht
selten sind die Granitoide aber auch nur untergeordnete oder nicht foliiert, vor allem bei großen
Schmelzvolumina. Dies zeigt die Kristallisation in einem Spätstadium der Orogenese bei aus-
klingender Deformation an.
- Die in-situ Granitoide enthalten häufig reliktische Schollen und Xenolithe. Umfangreiche Ver-
gleiche belegen, daß diese Xenolithe bezüglich der Gesteinsassoziationen, der Mineralparagene-
sen, der Mineralreaktionen, der Mineralzusammensetzungen, der Granat-Zonierungen und der
Metamorphosebedingungen völlig identisch sind mit den granulitfaziellen Metamorphiten, die
bei der Hauptmetamorphose der Ross-Orogenese in der zentralen Zone vor etwa 490 Ma gebil-
det wurden und dort anstehen.
- Berücksichtigt man die gesamte P-T-t Entwicklung der hochmetamorphen zentralen Zone, dann
sollte es schon während des Mitteldruck-granulitfaziellen Stadiums zur anatektischen Vorgängen
gekommen sein. Ein den Gesteinen halbwegs entsprechender Solidus wurde klar überschritten,
und ein XH2O von etwa 0.5 würde für eine partielle Aufschmelzung genügen. Die Hauptanatexis
ist aber erst während der isothermalen Druckabnahme zu erwarten: Wenn die Kollision ein Sta-
dium erreicht hat, bei dem kollidierende kontinentale Kruste unter den aktiven Kontinentalrand
(Wilson Terrane) subduziert wird, kommt es zu einer verstärkten Hebung des Krustenpaketes,
die sich im P-T Pfad durch die Druckabnahme widerspiegelt. Gleichzeitig wird die kalte subdu-
zierte Kruste durch die darüberliegende heiße Kontinentalrandkruste stark aufgeheizt. Dadurch
werden große Mengen an Fluiden freigesetzt, die in der überlagernden Kontinentalrandkruste in-
tensive und großvolumige Aufschmelzungsprozesse auslösen (vgl. Le Fort 1981).
Im Gegensatz zu unseren Daten und unserer Auffassung, wonach die beschriebenen Diatexite und
in-situ Granitoide aus der Hauptanatexis während des späten Stadiums der Ross-Orogenese hervor-
gegangen sind, werden diese Granitoide in anderen Arbeiten zum Teil als alte, präkambrische Grani-
te von der altpaläozoischen Granite Harbour Suite der Ross Orogenese abgegrenzt (Olesch et al.
1996, Roland & Olesch 1997, Roland et al., in Vorbereitung). Diese Einstufung widerspricht unse-
rem Befund völlig und ist bislang auch nicht durch verläßliche Datierungen belegt. U-Pb SHRIMP
Untersuchungen an Zirkon sind in Vorbereitung.
Le Fort, P. (1981): Manaslu leucogranite:a collision signature of the Himalaya, a model for its genesis and emplacement.
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Article
Full-text available
Within the basement of the northern Wilson Terrane at Oates Coast, a very-high-grade central zone is distinguished from high-grade zones to the east and west. In the central zone, P–T estimates of 8 kbar and 800°C derive from the relic assemblage: (1) Crd+Bt+Sil+Spl+Pl+Qtz for an earlier medium-pressure granulite-facies metamorphism which is also documented by relic assemblages Qtz+Pl+Bt+Opx (±Grt±Cpx). A subsequent low-pressure granulite-facies to upper-amphibolite-facies stage with pervasive migmatization took place at 4–5.5 kbar and minimum 700°C, as derived from mineral reactions and thermodynamic calculations on the assemblages (2) Grt+Crd+Bt+Pl+Qtz and (3) Grt+Bt+Sil+Pl+Qtz±Spl. Decompression at still high temperatures and a clockwise directed P–T–t path are indicated by reactions Bt+Sil+Qtz=Crd+Grt+Kfs+V and Grt+Sil+Qtz+V=Crd.
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The Manaslu pluton is one of 10 leucøgranites that formed in the overthrusted Higher Himalaya after the Indo-Eurasian colli- sion. Field and analytical data indicate that the underlying migmatites of the Tibetan Slab may be where the leucogranitic melts were generated. The Himalayan crustal thrusting of a hot slab over a rather cold volcano-sedimentary pile (Le Fort, 1975a) provides the necessary release of fluids. These fluids cross the Main Central Thrust (MCT), induce the partial anatexis of the overheated Ti- betan Slab, and produce a leucogranitic magma. The emplacement of the magma at first is located along the main disharmonic plane above the MCT, between the infrastructure and the superstructu- re. There it generates a convective hydrothermal system extending very far laterally according to the stratification of permeabilities. Progressi- ve emplacement of the granite proceeds as the convected fluids, including the fluids released by the saturated magma, dissolve the mainly cal- careous host rocks of Tibetan sedimentaries. A frozen image of this 'caving out' progression is given by the extensive network of granitic dikes outside the pluton. The two quite independant fluid cycles of the generation and of the empla- cement were triggered or guided by the tectonics due to collision. This two-fold model, dominated by fluid activity, may be of importance for other leucogranites and granites. Et ma prerogative sur les mers
Paläozoische Akkretion am paläopazifischen Kontinentalrand der Antarktis in Nordvictorialand -P- T-D-Geschichte und Deformationsmechanismen im Bowers Terrane
  • S Matzer
Matzer, S. (1995): Paläozoische Akkretion am paläopazifischen Kontinentalrand der Antarktis in Nordvictorialand -P- T-D-Geschichte und Deformationsmechanismen im Bowers Terrane. -Berichte zur Polarforschung, 173: 1-234.
Metamorphic rocks in the Northern Wilson Terrane
  • U Schüssler
Schüssler, U. (1996): Metamorphic rocks in the Northern Wilson Terrane, Oates Coast, Antarctica. -Geol. Jb., B 89: 247-269.