Migmatites record multiple episodes of crustal anatexis and geochemical differentiation in the Sulu ultrahigh-pressure metamorphic zone, Ostchina

Teilweises Aufschmelzen von metamorphen Gesteinen im Ultrahochdruckbereich (UHP) ist während der kollisionalen Orogenese und der Umarbeitung nach der Kollision üblich. Die Bestimmung des Zeitpunkts und der Prozesse, die an diesem teilweisen Aufschmelzen beteiligt sind, kann Einblicke in die tektonische Entwicklung kollisionaler Orogene geben. In dieser Studie werden die Ergebnisse einer kombinierten geochemischen und zirkonologischen Untersuchung des gesamten Gesteins von Migmatiten aus dem Sulu-Orogen in Ostchina vorgestellt. Diese Daten liefern Beweise für mehrere Episoden der Krustenanatexis und der geochemischen Differenzierung innerhalb der metamorphen UHP-Gesteine. Die Leukosome enthalten höhere Ba- und K-Konzentrationen und niedrigere Konzentrationen der Seltenen Erden (REE), Th und Y, als die zugehörigen Melanosome und granitischen Gneise. Die Leukosome weisen außerdem eine homogene Sr-Nd-O-Isotopenzusammensetzung auf, die derjenigen der proximalen (d. h. innerhalb desselben Aufschlusses gelegenen) Melanosome ähnelt, was darauf hindeutet, dass die anatektischen Schmelzen durch das teilweise Aufschmelzen von Ausgangsgesteinen entstanden sind, die sich innerhalb einzelner Aufschlüsse befinden. Die Migmatite enthalten Zirkone mit sechs verschiedenen Domänentypen, die anhand von Unterschieden in Struktur, Spurenelementzusammensetzung und U-Pb-Alter kategorisiert werden können. Domänen der Gruppe I sind reliktische magmatische Zirkone, die U-Pb-Alter im mittleren Neoproterozoikum aufweisen und hohe REE-Konzentrationen enthalten. Die Domänen der Gruppe II sind neu entstandene metamorphe Zirkone, die sich um 230 ± 1 Ma während der kollisionalen Orogenese bildeten. Die Zirkone der Gruppen III, IV, V und VI sind neu entstandene anatektische Zirkone, die sich bei 222 ± 2 Ma, 215 ± 1 Ma, 177 ± 2 Ma bzw. 152 ± 2 Ma bildeten. Die metamorphen Zirkone haben höhere Th/U- und niedrigere (Yb/Gd)N-Werte, flache schwere REE (HREE)-Muster ohne signifikant negative Eu-Anomalien im Vergleich zu den anatektischen Zirkonen, die durch niedrige Th/U-Verhältnisse, steile HREE-Muster und negative Eu-Anomalien gekennzeichnet sind. Die ersten beiden Episoden der Krustenanatexis ereigneten sich während der späten Trias bei ca. 222 Ma und ca. 215 Ma als Folge des Phengitabbaus. Die beiden anderen Episoden der Anatexis ereigneten sich während der Jurazeit bei ca. 177 Ma und ca. 152 Ma und standen im Zusammenhang mit einem Extensionskollaps des durch Kollision verdickten Orogens. Die Mehrzahl der triassischen anatektischen Zirkone und alle jurassischen Zirkone befinden sich in den Leukosomen, während in den Melanosomen metamorphe Zirkone aus der Trias dominieren, was darauf hindeutet, dass die Leukosomen in den Migmatiten mehrere Episoden der Krustenanatexis aufzeichnen. Sowohl metamorphe als auch anatektische Zirkone weisen im Vergleich zu reliktischen magmatischen Zirkonkernen erhöhte εHf(t)-Werte auf, was darauf hindeutet, dass diese Zirkone Nicht-Zirkon-Hf enthalten, das aus Material mit einer stärker radiogenen Hf-Isotopenzusammensetzung stammt. Daher erfuhren die Sulu- und Dabie-Orogene während der Exhumierungs- und Nachkollisionsphase unterschiedliche Umformungsphasen.

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