Tectonic implications of ca. 1.45 Ga granitoid magmatism at the southwestern margin of the East European Craton

Abstract

Between ca 1.53 and 1.40 Ga, the southwestern margin of the East European Craton was subjected to extensive magmatism and deformation. While various suites of anorthositic, mangeritic and charnockitic-granitic rocks were emplaced between ca. 1.53 and 1.50 Ga, a major event of A-type granitic magmatism took place around 1.45 Ga. During that event, numerous voluminous plutons were intruded in a wide region around the southern Baltic Sea (“the SBS region”). Petrologically, the various SBS granitoids are rather similar to each other. Like many A-type granites worldwide, they are enriched in silica, high field strength elements (HFSE) and rare earth elements (REE), and have high Fe/Mg and K/Na ratios. The most common ferromagnesian silicate minerals are biotite and amphibole, clinopyroxene occurring occasionally. Another feature characteristic of the SBS plutons is their formation by the emplacement of multiple pulses of melt. Such pulses were occasionally responsible for separate suites of rocks and appear to have originated from slightly different sources. In general, however, the melt sources of the SBS granitoids were relatively juvenile and rich in aluminum and potassium as well as in HFSE:s and REE:s. The isotopic characteristics of the rocks may also suggest some interaction between crustal and mantle materials. During the ca.1.45-Ga event, the Blekinge-Bornholm region experienced notable regional compression and ENE-WSW shortening. That compression caused syn- and post-magmatic deformation of the involved granitoids as well as deformation and metamorphism of the host rocks. Due to its activity, also EW-striking shear zones were either developed or reactivated and apparently controlled the emplacement of the SBS granitoids. As different from the traditional concept of a liaison between A-type granitic magmatism and anorogenic extension of the crust, the present study thus strongly evidences that the SBS granitoids were intruded during compressional tectonic processes. Causally, they are interpreted to have been related to the Mesoproterozoic Danopolonian orogeny which may have led to the collision of the East European Craton with another proto-continent, possibly Proto-Amazonia (Bogdanova, 2001).

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Planeten Jordens yttersta lager består av fast berg och kallas jordskorpan. Det finns två olika typer.av jordskorpa. Den ena är ocean, den andra kontinental. Den oceana jordskorpan är relativt tunn och uppbyggs av tunga, basaltiska bergarter. Den nybildas ständigt vid de s.k. mittoceana ryggarna ur smältor som där uppstiger ur Jordens mantel. Efter detta förstörs den dock åter i s.k. subduktionszoner där den dras ned i manteln. Den oceana jordskorpan blir därför aldrig särskilt gammal. Den kontinentala jordskorpan däremot består i huvudsak av tämligen lätta granitiska bergarter. Den kan bli blir bortåt 80 km tjock. Till skillnad från den oceana jordskorpan, dras den lätta kontinentala jordskorpa endast med svårighet ned i jordmanteln inom subduktionszonerna. Den kvarligger därför gärna vid jordytan och kan nå åldrar av flera miljarder år. När jordskorpan rör sig från de mittoceana ryggarna ut mot subduktionszonerna är den uppdelad i fasta s.k. plattor . Därav benämningen plattektonik. Plattorn består oftast av ocean såväl som kontinental jordskorpa. Under sina rörelser kan plattorna rotera, skava mot varandra, brytas sönder eller tryckas ihop. Själva subduktionen i subduktionszonerna är en process där den ena plattan dyker ned under den andra. Antalet plattor har varierat under tidernas lopp, men oftast verkar det ha funnits bortåt tio större plattor och dessutom ett antal småplattor och plattskärvor. Till skillnad från den oceana jordskorpan, nybildas den kontinentala inte vid mittoceana ryggar. Nytillskott uppkommer däremot i subduktionszoner där en del av berggrunden i den nedåtgående plattan ger upphov till smältor (”magmor”) som stiger uppåt mot jordytan. På så sätt bildas vulkaniska öbågar och andra bälten av magmatiska bergarter. Med tiden sammanfogas dessa till större kontinentala landmassor och t.o.m bergskedjor. Sådana processer kallas ”orogena”. En annan typ av orogenes uppkommer när två block av kontinental jordskorpa ”krockar” med varandra efter det att all mellan dem befintlig ocean jordskorpa dragits ned i en subduktionszon. Orogenes av denna typ kallas kollisionsorogenes. Granitiska smältor kan dock även bildas utan samband med orogena processer, dvs på ett ”anorogent” sätt. Dels kan jordskorpan smälta när den utsätts för tension, förtunning samt åtföljande trycksänkning och dels kan ur jordmanteln uppträngande magmor smälta den omgivande berggrunden. Föreliggande avhandling rör granitiska bergarter, dvs. de bergarter som uppbygger det mesta av den kontinentala jordskorpan. Graniter kan bildas antingen genom kompessionalla, vanligen orogena, eller tensionella, i huvudsak anorogena processer. De har mycket att berätta såväl om jordskorpans utveckling som om dess beskaffenhet och sammansättning på djupet. Två grupper av problem behandlades under arbetets gång. Den ena problemgruppen rörde geokemiska, den andra strukturella och tektoniska spörsmål. Dessutom utreddes frågan om den i området kring södra Östersjön vida utbredda gruppen av ca. 1,45 miljarder år gamla graniter av så kallad A-typ har ett orogent eller anorogent ursprung. Denna fråga står i samband med den mer generella frågan om A-gruppens betydelse som indikator av granitsmältornas tektoniska bildningsmiljöer. Konkret omfattade arbetet tektoniska och geokemiska detaljundersökningar av de ungefär 1450 miljoner år gamla A-typs graniterna i Karlshamns- och Stenshuvudsplutonerna i Sverige och dessutom en kemisk-petrologisk undersökning av ett större granitmassiv av samma ålder och karaktär under det fanerozoiska sedimenttäcket i Litauen. Flera tiotal bergartsprov analyserades med avseende på sina kemiska och isotopgeokemiska egenskaper. För Karlshamnmassivets del möjliggjordes därmed en bestämning av hela denna intrusions kemiska uppbyggnad. Liknande information kunde tas fram även för de övriga granitmassiven. Resultaten visar att samtliga dessa granitkroppar har en flerfasig bildningshistoria med en föjld av smärre, delvis kemiskt olika delintrusioner. De tidigare beräknade intrusionsåldrarna kunde preciseras. De strukturella undersökningarna, däribland en detaljerad utredning av den magnetiska susceptibilitetens anisotropi, resulterade i en tektonisk helhetsbild som beskriver Karlshamnmassivets och dess sidobergs utveckling från magmatiska flyt- til först duktila och därefter spröda deformationsstrukturer. Dessa gör det även klart att Karlshamnsplutonen och de andra undersökta A-graniterna måste ha bildats under en tidsperiod som kännetecknades av närmast öst-västlig kompression och förkortning av jordskorpan. Denna tektoniska process kan knappast ha varit annat än orogen. Den hörde sannolikt samman med den danopoloniska kollisionsorogenesen (Bogdanova 2001). Av dessa resultat kan man dra den allmänna slutsatsen att graniter av kemisk A-typ inte nödvändigtvis behöver vara anorogena.

• author: Cecys, Audrius
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Dr Bolle, Olivier, Sart Tilman, Belgium
• organization: Lithosphere and Biosphere Science
• publishing date: 2004
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Geology
• keywords: Geologi, southern Sweden, fysisk geografi, physical geography, Mesoproterozoic, geochemistry, syntectonic, petrology, structural geology, anisotropy of magnetic susceptibility, Danopolonian orogeny, Geology, granite
• in: Litholund theses
• issue: 5
• pages: 25 pages
• defense location: Pangea (sal 229), Sölvagatan 12, Lund
• defense date: 2004-06-04 13:15:00
• ISSN: 1651-6648
• ISBN: 91-628-6098-4
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: Article: Paper I: Audrius Cecys, Åke Johansson, Svetlana Bogdanova, Andrius Rimsa, and Viktor Kovach. The Mesoproterozoic multiphase, A-type Karlshamn pluton, southern Sweden: geochemistry and NORDSIM zircon ages. Lithos (submitted). Article: Paper II: Cecys, A., Bogdanova, S., Janson, Ch., Bibikova, E. & Kornfält, K.-A., 2002. The Stenshuvud and Tåghusa granitoids: new representatives of Mesoproterozoic magmatism in southern Sweden. GFF, Vol. 124 (Pt. 3, September), pp. 149–162. Article: Paper III: Gediminas Motuza, Audrius Cecys, Aleksander B. Kotov and Ekaterina B. Salnikova. The Zemaiciu Naumiestis granitoids: new evidence of Mesoproterozoic magmatism in western Lithuania. GFF (submitted). Article: Paper IV: Audrius Èeèys and Keith Benn. Emplacement and deformation of the ca. 1.45 Ga A-type Karlshamn granitoid pluton, southern Sweden, during ENE-WSW shortening. Precambrian Research (submitted ).
• id: 306897ea-3908-479f-b447-ef4386f41563 (old id 467084)
• date added to LUP: 2016-04-01 16:54:49
• date last changed: 2018-11-21 20:45:12