The area northeast of Sudbury, Ontario, is known for one of the largest unexplained geophysical anomalies on the Canadian Shield, the 1,200 km2 Temagami Anomaly. The geological cause of this regional magnetic, conductive and gravity feature has previously been modelled to be a mafic-ultramafic body at relatively great depth (2–15 km) of unknown age and origin, which may or may not be related to the meteorite impact-generated Sudbury Igneous Complex in its immediate vicinity. However, with a profound lack of outcrops and drill holes, the geological cause of the anomaly remains elusive, a genetic link to the 1.85 Ga Sudbury impact event purely speculative.
In search for any potential surface expression of the deep-seated cause of the Temagami Anomaly, this study provides a first, yet comprehensive petrological and geochemical assessment of exotic igneous dykes recently discovered in outcrops above, and drill cores into, the Temagami Anomaly. Based on cross-cutting field relations, petrographic studies, lithogeochemistry, whole-rock Nd-Sr-Pb isotope systematics, and U-Pb geochronology, it was possible to identify, and distinguish between, at least six different groups of igneous dykes: (i) Calc-alkaline quartz diorite dykes related to the 1.85 Ga Sudbury Igneous Complex (locally termed Offset Dykes); (ii) tholeiitic quartz diabase of the regional 2.22 Ga Nipissing Suite/Senneterre Dyke Swarm; (iii) calc-alkaline quartz diabase of the regional 2.17 Ga Biscotasing Dyke Swarm; (iv) alkaline ultrabasic dykes correlated with the 1.88–1.86 Ga Circum-Superior Large Igneous Province (LIP); and (v) aplitic dykes as well as (vi) a hornblende syenite, the latter two of more ambiguous age and stratigraphic position.
The findings presented in this study – the discovery of three new Offset Dykes in particular – offer some unexpected insights into the geology and economic potential of one of the least explored areas of the world-class Sudbury Mining Camp as well as into the nature and distribution of both allochthonous and autochthonous impactites within one of the oldest and largest impact structures known on Earth. Not only do the geometric patterns of dyke (and breccia) distribution reaffirm previous notions of the existence of discrete ring structures in the sense of a ~200-km multi-ring basin, but they provide critical constraints as to the pre-erosional thickness and extent of the impact melt sheet, thus helping to identity new areas for Ni-Cu-PGE exploration. Furthermore, this study provides important insights into the pre-impact stratigraphy and the magmatic evolution of the region in general, which reveals to be much more complex, compositionally divers, and protracted than initially assumed. Of note is the discovery of rocks related to the 2.17 Ga Biscotasing and the 1.88–1.86 Ga Circum-Superior magmatic events, as these were not previously known to occur on the southeast margin of the Superior Craton. Shortly predating the Sudbury impact and being contemporaneous with ore-forming events at Thompson (Manitoba) and Raglan (Cape Smith), these magmatic rocks could provide the missing link between unusual mafic, pre-enriched, crustal target rocks, and the unique metal endowment of the Sudbury Impact Structure.
The actual geological cause of the Temagami Anomaly remains open to debate and requires the downward extension of existing bore holes as well as more detailed geophysical investigations. The hypothesis of a genetic relationship between Sudbury impact event and Temagami Anomaly is neither borne out by any evidence nor particularly realistic, even in case of an oblique impact, and should thus be abandoned. It is instead proposed, based on circumstantial evidence, that the anomaly might be explained by an ultramafic complex of the 1.88–1.86 Ga Circum-Superior LIP. / Das Gebiet nordöstlich von Sudbury, Ontario, ist bekannt für eine der größten unerklärten geophysikalischen Anomalien auf dem Kanadischen Schild, die 1.200 km2 große Temagami Anomalie. Die geologische Ursache dieser regionalen magnetischen, konduktiven und Schwere-Anomalie wurde bisweilen als ein mafisch-ultramafischer Körper in relativ großer Tiefe (2–15 km) unbekannten Alters und Ursprungs modelliert, der womöglich mit dem durch einen Impakt entstandenen Sudbury Igneous Complex in dessen unmittelbarer Nachbarschaft verwandt sein könnte. Da es jedoch an Aufschlüssen und Tiefbohrungen grundlegend mangelt, bleibt die geologische Ursache dieser Anomalie unklar, eine genetische Beziehung zum 1,85 Ga Sudbury Impaktereignis rein spekulativ.
Auf der Suche nach einer potenziellen Oberflächenmanifestation der tiefliegenden Ursache der Temagami Anomalie liefert diese Studie eine erste und dennoch umfassende petrologische und geochemische Charakterisierung magmatischer Ganggesteine, die erst kürzlich in Aufschlüssen über der Temagami Anomalie, als auch in Bohrkernen, entdeckt wurden. Auf Grundlage von relativen geologischen Altersbeziehungen, petrographischen Untersuchungen, Lithogeochemie, Nd-Sr-Pb Isotopensystematiken sowie U-Pb Geochronologie war es möglich, mindestens sechs Gruppen von magmatischen Gesteinsgängen zu identifizieren und zu unterscheiden: (i) kalk-alkaline Quarz Diorit Gänge, die mit dem 1,85 Ga Sudbury Igneous Complex genetisch verwandt sind (lokal als Offset Dykes bezeichnet); (ii) tholeiitischer Quarz Dolerit der regionalen 2,22 Ga Nipissing Suite/Senneterre Gangschar (iii) kalk-alkaliner Quarz Dolerit der regionalen 2,17 Ga Biscotasing Gangschar; (iv) alkaline ultrabasische Gänge, die sich mit der 1,88–1,86 Ga Circum-Superior Large Igneous Province (LIP) korrelieren lassen; und (v) aplitische Gänge sowie ein (vi) Hornblende Syenit, beide von nach wie vor unklarem Alter und unklarer Zugehörigkeit.
Die in dieser Studie vorgestellten Ergebnisse – insbesondere die Entdeckung drei neuer Offset Dykes – bieten einige unerwartete Einblicke in die Geologie und das wirtschaftliche Potenzial eines der am wenigsten erforschten Gebiete des Sudbury Bergbaudistriktes sowie in die Beschaffenheit und Verteilung sowohl allochthoner als auch autochthoner Impaktgesteine innerhalb einer der größten und ältesten bekannten terrestrischen Impaktstrukturen. Die geometrischen Muster der Gang (und Brekzien-) Verteilung bestätigen nicht nur frühere Vorstellungen von der Existenz diskreter Ringstrukturen im Sinne eines ~200 km großen Multiringbeckens, sondern liefern auch Erkenntnisse über die ursprüngliche Mächtigkeit und Ausbreitung der Impaktschmelze, was unter anderem zur Identifizierung neuer potenzieller Gebiete für die Ni-Cu-PGE Exploration beiträgt. Darüber hinaus liefert diese Studie wichtige Einblicke in die Stratigraphie des Einschlagsgebietes und die magmatische Entwicklung der Region im Allgemeinen, welche sich als viel komplexer, in der Zusammensetzung vielfältiger, und zeitlich ausgedehnter erweist als ursprünglich angenommen. Hervorzuheben ist hierbei die Entdeckung von Gesteinen, die mit dem 2,17 Ga Biscotasing und dem 1,88–1,86 Circum-Superior Magmatismus in Verbindung stehen, da solche Gesteine bisher nicht am südöstlichen Rand des Superior Kratons bekannt waren. Diese Ereignisse, die kurz vor dem Sudbury Impakt und zeitgleich mit Erz-bildendem Magmatismus nahe Thompson (Manitoba) und Raglan (Cape Smith, Quebec) stattfanden, könnten das fehlende Bindeglied zwischen ungewöhnlich mafischen, vorangereicherten krustalen Zielgesteinen einerseits, und der einzigartigen Metallausstattung der Sudbury Impaktstruktur andererseits, darstellen.
Die tatsächliche geologische Ursache der Temagami Anomalie bleibt nach wie vor ungeklärt und erfordert letztlich die Erweiterung bestehender Bohrlöcher sowie detailliertere geophysikalische Untersuchungen. Die Hypothese eines genetischen Zusammenhangs zwischen Sudbury Impakt und Temagami Anomalie kann weder durch Beweise gestützt werden noch gilt sie als besonders realistisch, selbst im Falle eines obliquen Einschlags, und sollte daher verworfen werden. Stattdessen wird auf der Grundlage von Indizienbeweisen vorgeschlagen, dass die Temagami Anomalie durch einen ultramafischen Komplex der 1,88–1,86 Ga Circum-Superior LIP verursacht wird.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:27961 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Kawohl, Alexander |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf, application/zip |
| Rights | https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.de, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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