The high-grade metamorphic Epupa Complex (EC) of north-western Namibia constitutes the south-western margin of the Archean to Proterozoic Congo Craton. The north-eastern portion of the EC has been geochemically and petrologically investigated in order to reconstruct its tectono-metamorphic evolution. Two distinct metamorphic units have been recognized, which are separated by ductile shear zones: (1) Upper amphibolite facies rocks (Orue Unit) and (2) ultrahigh-temperature (UHT) granulite facies rocks (Epembe Unit). The rocks of the EC are transsected by a large anorthosite massif, the Kunene Intrusive Complex (KIC). The Orue Unit and the Epembe Unit were affected by two distinct Mesoproterozoic metamorphic events, as is evident from differences in their metamorphic grade, in the P-T paths and in the age of peak-metamorphism: (1) The Orue Unit consists of a Palaeoproterozoic volcano-sedimentary sequence, which was intruded by large masses of I-type granitoids and by rare mafic dykes. During the Mesoproterozoic (1390-1318 Ma) the Orue Unit rocks underwent upper amphibolite facies metamorphism. The volcano-sedimentary sequence is constituted by interlayered basaltic amphibolites and rhyolitic felsic gneisses, with intercalations of migmatitic metagreywackes, migmatitic metapelites, metaarkoses and calc-silicate rocks. The Orue Unit was subdivided into three parts, which record similar heating-cooling paths but represent individual crustal levels: Heating led to the partial replacement of amphibole, biotite and muscovite through dehydration melting reactions. The peak-metamorphic P-T conditions of c. 700°C, 6.5 +/- 1.0 kbar (south-eastern part), c. 820°C, 8 +/- 0.5 kbar (south-western part) and c. 800°C, 6.0 +/- 1.0 kbar (northern part) correlate well with the mineral assemblage in the metapelites, i.e. Grt-Bt-Sil gneisses and schist in the south-eastern and south-western region and (Grt-)Crd-Bt gneisses in the northern part. Peak-metamorphism was followed by retrograde cooling to middle amphibolite facies conditions. Contact metamorphism, related with the intrusion of the anorthosites, is restricted to the direct contact to the KIC and recorded by massive metapelitic Grt-Sil-Crd felses, formed under upper amphibolite facies conditions (c. 750°C, c. 6.5 kbar). (2) The Epembe Unit consists of a Palaeoproterozoic volcano-sedimentary succession, which was intruded by small bodies of S-type granitoids and by andesitic dykes. All these rocks underwent UHT granulite facies metamorphism during the early Mesoproterozoic (1520-1447 Ma). The volcano-sedimentary succession is dominated by interlayered basaltic two-pyroxene granulites and rhyolitic felsic granulites. Migmatitic metapelites and metagreywackes are intercalated in the metavolcanites. Sapphirine-bearing MgAl-rich gneisses occur as restitic schlieren in the migmatitic metagreywackes. Reconstructed anti-clockwise P-T paths are subdivided into several distinct stages: During prograde near-isobaric heating to UHT conditions at c. 7 kbar biotite- or hornblende-bearing mineral assemblages were almost completely replaced by anhydrous mineral assemblages through various dehydration melting reactions. A subsequent pressure increase of 2-3 kbar led to the formation of the peak-metamorphic mineral assemblages Grt-Opx and (Grt-)Opx-Cpx in the orthogneisses and Grt-Opx, Grt-Sil and (Grt-)(Spr-)Opx-Sil-Qtz in the paragneisses. UHT-Metamorphism is proved by conventional geothermobarometry (970 +/- 70°C; 9.5 +/- 2.5 kbar), by the very high Al content of peak-metamorphic orthopyroxene (up to 11.9 wt.% Al2O3) in many paragneisses and by Opx-Sil-Qtz assemblages in the MgAl-rich gneisses. Post-peak decompression is recorded by several corona and symplectite textures, formed at the expense of the peak-metamorphic phases: Initial UHT decompression of about ca. 2 kbar to 940 +/- 60°C at 8 +/- 2 kbar is mainly evident from the formation of sapphirine-bearing symplectites in the Opx-Sil gneisses. Subsequent high-temperature decompression to 6 +/- 2 kbar at 800 +/- 60°C resulted in the formation of Crd-Opx-Spl, Crd-Opx and Spl-Crd symplectites. Subsequent near-isobaric cooling to upper amphibolite conditions of 660 +/- 30°C at 5 +/- 1.5 kbar led to the re-growth of biotite, hornblende, sillimanite and garnet. During continued decompression orthopyroxene and cordierite were formed at the expense of biotite in several paragneisses. In a geodynamic model UHT metamorphism of the Epembe Unit is correlated with the formation of a large magma chamber at the mantle-crust boundary, which forms the source for the anorthosites of the KIC. In contrast, amphibolite facies metamorphism of the Orue Unit is ascribed to a regional contact metamorphic event, caused by the emplacement of the anorthositic crystal mushes in the middle crust. / Epupa-Komplex (EK) Nordwest-Namibias bildet den südwestlichen Rand des archaischen bis proterozoischen Kongo-Kratons. Der nordöstliche Teil des EK wurde geochemisch und petrologisch untersucht, um seine tektono-metamorphe Entwicklung zu rekonstruieren. Hierbei wurden zwei unterschiedliche metamorphe Einheiten erkannt, die durch duktile Scherzonen getrennt sind: (1) Gesteine der oberen Amphibolitfazies (Orue-Einheit) und (2) Ultrahochtemperatur (UHT)-granulitfazielle Gesteine (Epembe-Einheit). Die Gesteine des EK werden von einem gewaltigen Anorthosit-Massiv, dem Kunene-Intrusiv-Komplex (KIK), durchschlagen. Unterschiede im Metamorphosegrad, in den P-T Pfaden und den Metamorphose-Altern belegen, dass die Orue-Einheit und die Epembe-Einheit von zwei unterschiedlichen mesoproterozoischen Metamorphosen erfasst wurden: (1) Die Orue-Einheit setzt sich aus einer paläoproterozoischen vulkano-sedimentären Abfolge zusammen, die von I-Typ Granitoiden und Basaltgängen intrudiert wurde. Während des Mesoproterozoikums (1390-1318 Ma) wurde die Orue-Einheit unter Bedingungen der oberen Amphibolitfazies metamorph überprägt. Die vulkano-sedimentäre Abfolge wird von einer Wechsellagerung von basaltischen Amphiboliten und rhyolitischen felsischen Gneisen aufgebaut, in die migmatitische Metagrauwacken, migmatitische Metapelite, Metaarkosen und Kalksilikate eingeschaltet sind. Die Orue-Einheit wurde in drei Regionen untergliedert, die ähnliche Aufheizungs-Abkühlungs-Pfade aufweisen, aber unterschiedliche Krustenbereiche repräsentieren: Aufheizung führte zur partiellen Verdrängung von Amphibol, Biotit und Muskovit durch Dehydratations-Schmelz-Reaktionen. Die höchstgradigen P-T Bedingungen von ca. 700°C, 6.5 +/- 1.0 kbar (südöstlicher Teil), ca. 820°C, 8 +/- 0.5 kbar (südwestlicher Teil) und ca. 800°C, 6.0 +/- 1.0 kbar (nördlicher Teil) stimmen mit den jeweiligen Mineralparagenesen der Metapelite überein (Grt-Bt-Sil-Gneise und –Schiefer im südöstlichen und –westlichen Teil und (Grt-)Crd-Bt-Gneise im nördlichen Teil). Abkühlung erfolgte unter Bedingungen der mittleren Amphibolitfazies. Kontaktmetamorphose, verbunden mit der Intrusion der Anorthosite, ist auf den direkten Kontaktbereich zum KIK beschränkt und durch undeformierte metapelitische Grt-Sil-Crd Felse überliefert, die unter Bedingungen der oberen Amphibolitfazies (ca. 750°C, ca. 6.5 kbar) gebildet wurden. (2) Die Epembe-Einheit besteht aus einer paläoproterozoischen vulkano-sedimentären Abfolge, die von kleinvolumigen S-Typ Granitoiden und Andesitgängen intrudiert wurde. Die Gesteine wurden im frühen Mesoproterozoikum (1520-1447 Ma) von einer UHT-granulitfaziellen Metamorphose erfasst. Die vulkano-sedimentäre Abfolge wird durch wechsellagernde basaltische Zwei-Pyroxen Granulite und rhyolitische felsische Granulite dominiert. Migmatitische Metapelite und Metagrauwacken sind in die Metavulkanite eingeschaltet. Sapphirin-führende MgAl-reiche Gneise treten als restititische Schlieren in den migmatitischen Metagrauwacken auf. Die rekonstruierten P-T Pfade verlaufen entgegen des Uhrzeigersinnes und sind in mehrere Stufen gegliedert: Während annähernd isobarer Aufheizung zu UHT-Bedingungen bei ca. 7 kbar wurden Biotit- und Hornblende-führende Mineralparagenesen weitgehend oder vollständig im Zuge von Dehydratations-Schmelzreaktionen verdrängt. Ein anschließender Druck-Anstieg um 2-3 kbar führte zur Bildung der höchstgradigen Mineralparagenesen Grt-Opx und (Grt-)Opx-Cpx in den Orthogneisen und Grt-Opx, Grt-Sil und (Grt-)(Spr-)Opx-Sil-Qtz in den Paragneisen. UHT-Metamorphose ist durch konventionelle Geothermobarometrie (970 +/- 70°C; 9.5 +/- 2.5 kbar), den sehr hohen Al-Gehalt von höchstgradigem Orthopyroxen (bis zu 11.9 Gew.% Al2O3) in zahlreichen Paragneisen und die Paragenese Opx-Sil-Qtz in den MgAl-reichen Gneisen belegt. Anschließende Dekompression ist durch zahlreiche Korona- und Symplektit-Gefüge um die höchstgradigen Minerale überliefert. Initiale UHT-Dekompression um ca. 2 kbar (940 +/- 60°C; 8 +/- 2 kbar) ist hauptsächlich durch Sapphirin-führende Symplektite in den MgAl-reichen Gneisen belegt. Anhaltende Dekompression unter granulitfaziellen Bedingungen (800 +/- 60°C; 6 +/- 2 kbar) führte zur Bildung von Crd-Opx-Spl, Crd-Opx und Spl-Crd Symplektiten. Anschließende annähernd isobare Abkühlung zu Bedingungen der oberen Amphibolitfazies (660 +/- 30°C; 5 +/- 1.5 kbar) führte zum Wiederwachstum von Biotit, Hornblende, Sillimanit und Granat. Während anhaltender Dekompression wurde in den Paragneisen Orthopyroxen und Cordierit auf Kosten von Biotit gebildet. In einem geodynamischen Model wird die UHT-Metamorphose wird mit der Bildung einer Magmenkammer an der Kruste-Mantel-Grenze in Zusammenhang gebracht, welche zugleich die Magmenquelle für die Anorthosite des KIK darstellt. Die amphibolitfazielle Metamorphose der Orue-Einheit wird dagegen mit einer regionalen Kontaktmetamorphose während der Platznahme der anorthositischen Magmen in Verbindung gebracht.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:956 |
| Date | January 2003 |
| Creators | Brandt, Sönke |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf, application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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