Geochemistry of adakites and rhyolites from the Neoarchaean Gadwal greenstone belt, eastern Dharwar craton, India: implications for sources and geodynamic setting

摘要

Adakite and rhyolite volcanic flows with different petrographic and geochemical characteristics have been identified from the Neoarchaean Gadwal greenstone terrane of the eastern Dharwar craton, India. These are part of the bimodal basalt-felsic association that dominates the belt, which includes previously documented boninites and Nb-enriched basalts. Adakites plot in the MgO-SiO₂ field of Cenozoic adakites, distinct from high-Mg andesites, and have low Yb (1.2 ppm) and fractionated rare-earth elements (REE) (La/Yb_n = 16) of Cenozoic counterparts. They also possess the Cr/Ni (1.3-4.0), Nb/Ta (8.6-12.8), and Zr/Sm (33-58) ratios distinctive of adakites from recent oceanic arcs. Zero to positive Eu anomalies contrast with negative Eu present in older Dharwar cratonic crust, such that crustal contamination is unlikely, endorsing an intraoceanic setting. Cenozoic oceanic adakites may form by slab melting, then hybridizing to variable degree with wedge peridotite, and Gadwal adakites are also interpreted to be slab melts. Rhyolites have greater SiO₂, highly incompatible elements (Th, La, Zr), and higher Yb (2.41 ppm) contents than adakites, with fractionated REE and pronounced negative Eu anomalies; they are comparable to FI type rhyolites of other Archean greenstone belts, likely melts of thick mafic crust at ~40 km with residual garnet, in an extensional setting. Consequently, the switch from arc basalts and boninites to adakites, Nb-enriched basalt, and rhyolites in the Gadwal terrane signifies a transition from slab dehydration-wedge melting to slab melting-wedge hybridization, possibly triggered by ridge subduction or flattening of the slab, as well as crustal melting. These new observations endorse the emergence of complex arc magmatism in Neoarchean terranes.Des écoulements volcaniques d'adakite et de rhyolite ayant différentes caractéristiques pétrographiques et géochimiques ont été identifiés dans le terrane de roches vertes Gadwal (Néoarchéen) de l'est du craton de Dharwar, en Inde. Ils forment une partie de l'association bi-modale felsique-basalte qui domine la ceinture, laquelle comprend des boninites, documentées antérieurement, et des basaltes enrichis en Nb. Les adakites se retrouvent dans le champ MgO-SiO₂ des adakites du Cénozoïque, distinctes des andésites riches en Mg; leur teneur en Yb (1,2 ppm) et en terres rares fractionnées (La/Yb_n = 16) est faible par rapport à leurs contreparties du Cénozoïque. Elles ont aussi des rapports distinctifs d'adakites provenant d'arcs océaniques récents, soit Cr/Ni (1,3-4,0), Nb/Ta (8,6-12,8) et Zr/Sm (33-58). Des anomalies Eu zéro à positives contrastent avec les valeurs Eu négatives retrouvées dans la croûte cratonique Dharwar plus ancienne; il en découle donc qu'une contamination crustale est peu probable, appuyant l'hypothèse d'un environnement intra-océanique. Les adakites océaniques datant du Cénozoïque ont pu se former par fusion de dalles, puis s'hybrider à divers degrés avec des coins de péridotites; les adakites de Gadwal sont aussi interprétées comme des fusions de dalles. Les rhyolites ont des teneurs en SiO₂, en éléments hautement incompatibles (Th, La, Zr) et en Yb (2,41 ppm) plus élevées que les adakites, avec des terres rares fractionnées et des anomalies Eu négatives prononcées; elles sont comparables aux rhyolites FI d'autres ceintures de roches vertes archéennes, probablement des fusions de croûte mafique épaisse à ~ 40 km avec du grenat résiduel dans un environnement de distension. Par conséquent, le passage de basaltes d'arc et de boninites à des adakites-basaltes enrichis en Nb, puis à des rhyolites dans le terrane de Gadwal signifie une transition de déshydratation de dalles - fusion de prismes à une fusion de dalles - hybridation de prismes, possiblement déclenchée par une subduction de crêtes ou un aplanissement de la dalle ainsi qu'une fusion de la croûte. Ces nouvelles observations appuient l'émergence de magmatisme d'arc complexe dans les terranes néoarchéens. [Traduit par la Rédaction]