English Title: Trace element partitioning in orogenic garnet peridotites and garnet olivine websterites as an indicator of their geochemical and metamorphic evolution

Preview

PDF, German Download (5MB) | Terms of use

Abstract

Orogene Peridotite sind ein charakteristischer Bestandteil der tiefer exhumierten Internzonen der meisten Kollisionsorogene. Obwohl sie mengenmäßig eher unbedeutend sind, eignen sich diese ultramafischen Gesteine dazu, die Dynamik von Kruste-Mantel-Interaktionen während der Kontinentalkollision zu studieren. Insbesondere der Spurenelementhaushalt solcher Gesteine und die Verteilung dieser Elemente zwischen den gesteinsbildenen Mineralen liefern wertvolle Informationen über metasomatische Prozesse und Druck-Temperatur-Zeit-Pfade dieser Gesteine. In dieser Studie wurde die Inter- und Intraphasen-Verteilung von Haupt- und Spurenelementen in Granat-Peridotiten von der Alpe Arami (AA) und von Cima di Gagnone (CdG), Zentralalpen (Schweiz), sowie vom Granat-Olivin-Websterit aus Kalskaret, Western Gneiss Region (SW-Norwegen), mittels Elektronenstrahlmikrosonde und Sekundärionenmassenspektrometer detailliert untersucht. Die P-T-Entwicklung des AA-Peridotites ist weiterhin Gegenstand kontroverser Diskussionen. Basierend auf unterschiedlichen Haupt- und Spurenelement-Thermobarometern wurden für den AA-Peridotit die metamorphen Peakbedingungen mit 1180 °C / 5.9 GPa abgeschätzt. Der AA-Peridotit wurde während der Exhumierung kontinuierlich metasomatisch überprägt. Dies zeigt sich anhand einer nach innen gerichteten Diffusion von Li in Granat und Klinopyroxen. Verglichen mit dem CdG-Peridotit, ist der AA-Peridotit durch signifikant unterschiedliche Spurenelement-Konzentrationen charakterisiert. Die d18O-Werte der Porphyroklasten beider Peridotite deuten auf eine unterschiedliche Herkunft und Entwicklung der beiden Körper hin. Der Kalskaret-Granat-Olivin-Websterit zeichnet sich hinsichtlich der Haupt- und Spurenelemente durch sehr gut äquilibrierte Minerale (bezogen auf lokale Subsysteme) aus. Metamorphe Peakbedingungen wurden mit 850 °C / 3.5 GPa abgeschätzt. Der Kalskaret-Granat-Olivin-Websterit ist ebenso an Li angereichert.

Translation of abstract (English)

Although volumetrically small, garnet peridotite bodies are frequently formed in the internal parts of collisional belts. These ultramafic rocks provide valuable information about the interaction between mantle and crustal materials during continental collision. In particular, the trace element budgets of these rocks and the partitioning of these elements between the rock-forming minerals provide important information on metasomatic processes and the pressure-temperature-time (P-T-t) paths. In a detailed study, the inter- and intragrain partitioning of major and trace elements in the garnet peridotites from Alpe Arami (AA) and Cima di Gagnone (CdG), Central Alps (Switzerland) and from Kalskaret, Western Gneiss Region (SW Norway) were characterized using electron and ion microprobe techniques. The P-T evolution of the AA peridotite body has been the subject of ongoing controversy. Using the compositions of homogeneus porphyroclast cores, peak metamorphic conditions of about 1180 °C / 5.9 GPa were estimated based on several major and trace element thermobarometers. Li measurements revealed that the AA peridotite was continuously affected by a metasomatic overprint during exhumation as documented by the inward diffusion of Li into garnet and clinopyroxene. Compared to the CdG peridotite, the AA peridotite is characterized by significantly different trace element concentrations and d18O values in the porphyroclasts suggesting to different origins and evolutions of the two peridotite bodies. The Kalskaret garnet olivine websterite in the Western Gneiss region is characterized by well equilibrated minerals (in local subsystems) with respect to both major and trace elements. Peak metamorphic conditions were estimated at around 850 °C / 3.5 GPa. Li measurements have shown that the Kalskaret garnet olivine websterite is also enriched in Li, but compared to the AA peridotite Li diffuses out of the enriched minerals.