Petrographische, geochemische und isotopengeochemische Untersuchungen an panafrikanischen Granitoiden des Kaoko Belts, Namibia

摘要

Der Kaoko Belt entstand als Teil des spätproterozoischen bis frühpaläozoischen ?Mobile Belt Systems? während der Bildung West-Gondwanas durch die Kollision des Kongo-Kratons (Afrika) und des Rio-de-la-Plata-Kratons (Südamerika). Im Kaoko Belt sind im Zuge dieser Orogenese zahlreiche Granitoide unterschiedlicher Zusammensetzung intrudiert. Diese Schmelzen geben einen Einblick in den Aufbau tieferer Krustenabschnitte des Kaoko Belts, die sich ansonsten unseren Blicken entziehen oder nur über geophysikalische Messungen erfaßt werden können. In dieser Arbeit werden die Prozesse der Schmelzbildung und Schmelzentwicklung der verschiedenen Gruppen von Granitoiden bei Torra Baai zu dokumentiert. Die Grundlage dazu bilden geochemische und ferner petrographische Untersuchungen. Die Hauptziele sind die Charakterisierung der Quellenregion der Schmelzen (kontinentale Kruste Û lithosphärisch veränderter Mantel oder eine Mischung aus diesen) auf der Grundlage isotopengeochemischer Untersuchungen sowie der Aufschmelzprozesse, um Aufschluß über die kontrovers diskutierte geodynamische Entwicklung des Kaoko Belts zu erhalten. Im Gebiet von Torra Baai sind zwei Gruppen von Schmelzen verschiedenen Alters intrudiert: · Während eines frühen Stadiums der Bildung des Kaoko Belts intrudierten peraluminöse Granodiorite und Granite der Nk-Formation einerseits als Pluton, andererseits als Gänge und wurden im Zuge der panafrikanischen Orogenese deformiert, so daß sie jetzt als Granitgneise vorliegen. · Nachfolgend intrudierten syn- bis posttektonisch die Schmelzen der Torra Baai Granitoide. Subaluminöse Diorite sowie peraluminöse Biotit-Granodiorite stecken als plutonische Körper in den Graniten der Nk-Formation; ferner intrudierten peraluminöse, SiO2-reiche Helle Granite als Gänge bzw. Stöcke. Die Schmelzen wurden auf ihrem Weg durch die Kruste im Fall der Biotit-Granodiorite durch Kontamination mit jungem, metasedimentären Material, im Fall des Nk-Plutons wahrscheinlich mit S-Typ-Graniten, die aus Basement-Gesteinen stammen, verändert. Die eng begrenzte isotopische Zusammensetzung der Diorite beruht auf einer einheitlich zusammengesetzten, krustalen Quellenregion. Kristallfraktionierung ist während der Entwicklung der Magmen der Diorite und Biotit-Granodiorite nur von untergeordneter Bedeutung, jedoch ein wesentlicher Prozeß während der Entwicklung der Schmelzen des Nk-Plutons. Die auf hohe SiO2-Gehalte beschränkten Gang-Granit(gneis)e hingegen sind weder durch Kristallfraktionierung noch durch Kontamination bedeutend verändert, sondern geben vielmehr direkt die Isotopie ihrer heterogen zusammengesetzten Quellenregion wieder. Die Quellenregion aller untersuchten Schmelzen ist isotopisch wenig entwickelt (87Sr/86Sr(500Ma): 0,70695 bis 0,71663; eNd (500 Ma): -4,1 bis -10,2) und dem entsprechend relativ jung. Basementgesteine ähnlich denen, welche im Norden des Kaoko Belts aufgeschlossen sind, haben keinen gewichtigen Einfluß während der Entstehung und Entwicklung dieser Schmelzen. Auch die Beteiligung einer Mantelkomponente ist in keiner der untersuchten Schmelzen nachzuweisen. Verglichen mit dem Zentralen Damara Orogen weisen die Granitoide des Kaoko Belts ähnliche Nd-Isotopenzusammensetzungen, jedoch weniger radiogene 87Sr/86Sr-Verhältnisse und niedrigere d18O-Werte auf. Am Aufbau der Quellenregion der panafrikanischen Granitoide des Kaoko Belts sind demnach im Gegensatz zu jener des Zentralen Damara Orogens vorwiegend Gesteine magmatischen Ursprungs beteiligt. Das Auftreten anderer panafrikanischer Magmatit-Komplexe im Kaoko Belt (in der Nähe des Hoanib im Norden sowie dem Bandombaai-Komplex im Süden, wo ebenfalls dioritische bis granitische Schmelzen durch Recycling kontinentaler Kruste gebildet wurden) belegt anstelle einer lokalen Schmelzbildung bei Torra Baai vielmehr ein thermisches Ereignis regionaler Ausdehnung. Die geotektonische Situation des panafrikanischen Kaoko Belts wird noch immer kontrovers diskutiert. Die Ergebnisse dieser Studie favorisieren zusammen mit dem Fehlen von Mantelschmelzen ein Modell der Kontinent-Kontinent-Kollision nach einem kurzen intrakontinentalen Rifting gegenüber einem kompletten Wilson-Zyklus mit ausgedehnter Subduktion ozeanischer Kruste.