Lithosphäre in Zeit und Raum - zeitliche und (isotopen-)geochemische Entwicklung von überlagernden Krusten- und Mantelsegmenten
Final Report Abstract
In den Phasen von 19 Granatperidotiten aus dem Gibeon-Kimberlitfeld der Rehoboth-Provinz in Namibia (Gibeon Townlands und Haunaus) wurden die Haupt-und Spurenelemente und die Sm-Nd und Lu-Hf Isotopenverhältnisse bestimmt (Promotion T. Luchs). Für den einen Peridotittyp mit sinoidalen SEE-Mustern in den Granaten ergab sich mit dem Lu-Hf-System ein Metasomatosealter von etwa 1,9 Mrd Jahren, für den zweiten mit flachen mittleren und schweren SEE von etwa 0.85 Mrd Jahren. Das erste Alter entspricht dem des Kheis-Magondi-Gürtels, der zwischen der Rehoboth-Provinz und dem Kaapvaal-Kraton liegt und dem einer größeren Phase der Krustenbildung in der Rehoboth-Provinz. Unsere Datierungen an Zirkonseparaten aus den Kimberliten und Karbonatiten des Gibeonfeldes belegen dieses Krustenalter. Das jüngere Alter entspricht dem Ende der Namaqua-Natal Orogenese. Dieser Gürtel umgibt die Rehoboth-Provinz im Nordosten und Südwesten. Die Hauptphase der Krustenbildung in der Rehoboth-Provinz lag zwischen 1.0 und 1.5 Mrd Jahren, wie frühere Arbeiten und unsere Zirkonanalysen zeigen. Doch gibt es auch Zeugen sehr viel früherer Krustenbildung, wie Zirkone mit einem Alter bis zu 2.9 Mrd Jahren belegen. Beim Vergleich von Erdmantel- und krustalen Prozessen im Bereich der Südostspanischen Vulkanprovinz (SEVP) findet man keine Korrelation (Promotion T. Luchs). Die Ergebnisse der Messungen des Lu-Hf-Isotopensystems an den Spinell- und Plagioklas-Peridotiten aus dem Vulkan Cabezo Negro de Tallante können so interpretiert werden, dass sie einen partiellen Schmelzprozess im Erdmantel von 0.54 Mrd Jahren datieren. Dem steht eine ganze Spannbreite von Altern aus den Zirkondatierungen gegenüber. Die Zirkone stammen aus Tufflagen de Cabezo Negro de Tallante und zwei benachbarten Vulkanen. Zwei ausgeprägte Altersmaxima liegen zwischen 0.3 und 0.4 und 0.5 bis 0.7 Mrd Jahre; kleinere Populationen liegen zwischen 1 bis 1.1 Mrd, 1.8 bis 2.2 Mrd, 2.4 bis 2.6 Mrd und 2.9 bis 3 Mrd Jahren. Diese Altersverteilung ist sehr ähnlich von denen aus granulitischen Einschlüssen des Dazit-Vulkans Cerro del Hoyazo und einem Xenolith eines graphitischen Schiefer eines weiteren, nahegelegenen Vulkans. Beide Lokalitäten liegen etwa 150 km südwestlich der SEVP und die Zirkone stammen aus krustalen Gesteinen von sehr unterschiedlicher Tiefe. Dies weist auf intensive Krustenstapelung innerhalb der Betischen Kordillere hin. Im Rahmen der Promotionsarbeit von Frau Nuber wurden das Alter und die Hf-Isotopie von Zirkonen aus krustalen Xenolithen der Diamantminen Roberts Victor und Newlands in Südafrika, aus Konzentraten von Diamantminen im Lac de Gras Kimberlitfeld in Kanada (Fa. Ekati) und von Olivin- Nephelinit-Diatremen des Schwarzwalds (Alpersbach und Heuweiler) und des Kaiserstuhls (Eichstetten) bestimmt. Roberts Victor und Newlands liegen in einem Bereich des Kaapvaal Kratons, der mit jungen Sedimenten überdeckt ist. Durch die Analyse der Zirkone lässt sich zeigen, dass das gesamte Alterspektrum des W-Blocks unterhalb dieser Lokalitäten vertreten ist. Das Gleiche gilt entsprechend für die Diamantminen um Lac de Gras und den Kanadischen Schild. Die Zirkonalter aus dem Schwarzwald zeigen, dass im Untergrund mit einem Alter bis 2.6 Mrd vorhanden sein müssen. Um im Vergleich auch das Alter von Erdmantelprozessen in Deutschland zu bestimmen, wurden die Haupt- und Spurenelemente in 10 Spinellperidotiten aus dem Vogelsberg bestimmt. Von fünf Proben konnten saubere cpx-Separate hergestellt werden. Leider ergaben sowohl das Sm-Nd- als auch das Lu- Hf-Isotopensystem keine Isochrone.
Publications
- (2013) The lithospheric mantle underneath the Gibeon Kimberlite field (Namibia): A mix of old and young components—Evidence from Lu–Hf and Sm–Nd isotope systematics. Precambrian Research 231, 263-276
Luchs T., Brey G.P., Gerdes A., Höfer H.E.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.precamres.2013.03.006)
