Origin of the concealed continental crust of Vestfjella, western Dronning Maud Land, Antarctica – Evidence from xenoliths hosted by Jurassic lamproites

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-217-401-7
Title: Origin of the concealed continental crust of Vestfjella, western Dronning Maud Land, Antarctica – Evidence from xenoliths hosted by Jurassic lamproites
Author: Romu, K. R. Ilona
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science, Geotieteiden ja maantieteen osasto
Doctoral Programme in Geosciences
Naturhistoriska riksmuseet, Stockholm
Geological Survey of Finland, Espoo
Geological Survey of Finland, Kuopio
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2019-09-12
Belongs to series: URN:ISSN:2489-639X
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-217-401-7
http://hdl.handle.net/10138/304737
Thesis level: Doctoral dissertation (monograph)
Abstract: This work considers with the origin, age and geological environment of the concealed continental crust of Vestfjella, western Dronning Maud Land, Antarctica (WDML). In the Jurassic, the bedrock of Vestfjella experienced the latest major period of extension and rifting. The WDML Jurassic crust has been correlated with the Karoo Large Igneous Province of Africa, and with the Archean and Proterozoic domains, where exposed, of the Archean Kaapvaal Craton and Mesoproterozoic Natal Belt of Africa. The lamproite-hosted xenoliths investigated in this study show metamorphic (including metasomatic) modification from their primary geochemical composition. In the classification of the examined samples, the mineral mode proved to be superior to geochemical classification in protolith identification. The zircon populations of arc affinity metatonalite, quartz metadiorite and metagranite xenoliths record a thermal event at 1150–590 Ma. However, the evolution of the WDML Proterozoic crust began earlier, in the Mesoproterozoic, with arc magmatism at ca. 1450–1300 Ma. The accretion of arc terrains and development of the continental Namaqua–Natal–Maud belt by the Grenvillean-Kibaran orogeny was followed by the break-up of the Rodinia Supercontinent. Granite crystallization at ca. 1100–1090 Ma and at 1050–990 Ma records crustal anatexis, cooling and Neoproterozoic mylonitic deformation. The Proterozoic zircon ages are similar to the crustal domains in the Natal Belt of southern Africa, the Maud Belt of central Dronning Maud Land and remote Mesoproterozoic basement exposed in the West Falkland Islands and Haag nunataks, West Antarctica. The initial εNd (1450) of +7.1 for a pargasite-rich garnet-free metagabbro and the initial εNd (180) of -8.5 for a garnet-bearing metagabbro resemble the isotopic signature of enriched lithospheric mantle and old enriched crust. The present-day Nd isotope composition of these xenoliths conforms to the array of the Triassic Karoo igneous province gabbroic rocks and granulite xenoliths (Proterozoic or undefined), similar to the Lesotho lower crustal xenoliths. The youngest xenolith zircon age, 165 Ma, records crustal heating and A-type granite magmatism post-dating the Karoo magmatism in WDML. The Vestfjella crust cooled below 300 °C at ca. 100 Ma ago (Rb-Sr). This work provides new direct information on the concealed Precambrian of East Antarctica, the regional geology of East Antarctica and southern Africa, and geological processes in the Vestfjella bedrock. The results may be used to resolve the palaeogeography of the supercontinents Rodinia and Gondwana and to interpret existing and forthcoming chronological, geochemical and geophysical data.Tässä monografiaväitöskirjassa tutkin Vestfjella-vuoriston jään ja laakiobasalttien peittämän mantereisen kuoren alkuperää, ikää ja geologista synty-ympäristöä läntisellä Kuningatar Maudin maalla Antarktiksella. Vestfjellan kallioperän viimeisin geologinen päätapahtuma, jossa maankuori venyi ja repeytyi laaja-alaisesti synnyttäen Afrikan ja Antarktiksen mantereet, tapahtui jurakaudella. Läntisen Kuningatar Maudin maan jurakautinen kallioperä on verrattavissa Afrikan Karoo-magmaprovinssiin. Alueen harvat arkeeiset ja proterotsooiset kallioperäalueet muistuttavat Afrikan arkeeisen Kaapvaalin kratonin ja mesoproterotsooiseen Natalin vyöhykkeen kallioperää. Ksenoliitit kulkeutuivat maan pinnalle lamproiittijuonten paikalleen asettumisen yhteydessä. Genesikseltään kaarityyppisten metatonaliittien, kvartsimetadioriitin ja metagraniittiksenoliittien zirkonipopulaatiot ovat säilyttäneet merkkejä useista mannerkuoreen vaikuttaneista termisistä tapahtumista 590–1150 miljoonaa vuotta sitten. Läntisen Kuningatar Maudin maan proterotsooisen kuoren evoluutio alkoi kuitenkin jo 1300–1450 miljoonaa vuotta sitten kaarityyppisellä magmatismilla. Muodostuneiden kaariterraanien akreetio ja mantereisen Namaqua-Natal-Maud vuoriston muodostuminen Grenvillen (Kibaran) orogeniassa noin 1100 miljoonaa vuotta sitten päättyi 600–800 miljoonaa vuotta sitten Rodinia-supermantereen fragmentoitumiseen. Metagraniittiksenoliittien protoliittien kiteytyminen 1090–1100 ja 990–1050 miljoonaa vuotta sitten osoittaa maankuoren sulaneen ja jäähtyneen tuolloin sekä myös deformoituneen neoproterotsooisella ajalla.Tässä työssä esitetyt zirkonin proterotsooiset U-Pb iät vastaavat Etelä-Afrikan Natalin vyöhykkeeltä ja Itä-Antarktiksen Kuningatar Maudin maan Maudin vyöhykkeeltä tunnettuja iänmääritystuloksia. Esitetyt iät ovat myös samankaltaisia verrattuina Länsi-Antarktiksen Haagin nunatakkien ja läntisten Falklandin saarten mesoproterotsooisen kallioperän iänmäärityksiin. Runsaasti pargasiittista amfibolia sisältävän metagabroksenoliitin initiaalinen εNd (1450 Ma) on +7.1 muistuttaen näin LREE-köyhtyneen vaipan koostumusta. Granaattipitoisen metagabroksenoliitin initiaalinen εNd (180 Ma) on -8.5, mikä viittaa LREE-köyhtyneen vanhan kuoren koostumukseen. Kuitenkin näiden metagabroksenoliittien tämänhetkinen Nd isotooppikoostumus muistuttaa Lesothon alakuoren koostumusta sekä muiden Karoon magmaprovinssista tunnettujen gabro- ja granuliittiksenoliittien koostumusta, joista osa on iältään triaskautisia, toisten ikää ei ole pystytty määrittämään. Ksenoliittisarjan nuorin ikä, 165 Ma, määritettiin metagraniitista. Tämä viittaa lämpötilan nousuun läntisen Kuningatar Maudin maankuoressa ja tätä seuranneeseen graniittimagmatismiin Karoo magmatismin päävaiheen jälkeen. Metagabroksenoliittien mineraali-kokokivi-Rb-Sr-määrityksen perusteella Vestfjellan kuori viileni alle 300 °C lämpötilaan noin 100 miljoonaa vuotta sitten. Tässä väitöskirjassa esitän uusia, suoria todisteita Itä-Antarktiksen peitteisen prekambrisen kuoren synnystä ja absoluuttisesta iästä, Itä-Antarktiksen ja eteläisen Afrikan alueellisesta geologiasta sekä Vestfjellan kallioperässä tapahtuneita prosesseista yli miljardin vuoden aikana. Näitä tuloksia voidaan käyttää Rodinia- ja Gondwana-supermantereiden paleomaantieteen selvittämisessä ja olemassa olevan ja tulevien geokronologisen, geokemiallisen ja geofysikaalisen datan tulkitsemisessa.
Subject: Geologia
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
originof.pdf 6.132Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record