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Cathodoluminescence studies and U/Pb dating of zircons in pre-Mesozoic gneisses of the Tauern Window: Implications for the Penninic basement evolution

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Zusammenfassung

Das prä-mesozoische Grundgebirge des östlichen und zentralen Tauernfensters (Ostalpen) besteht größtenteils aus anatektischen Plagioklasgneisen und Amphiboliten, welche von karbonischen Granitoiden intrudiert und migmatisiert werden. Die Plagioklasgneise entsprechen geochemisch kalkalkalischen Daziten primitiver Inselbögen. Die anhand von Kathodolumineszenzaufnahmen ausgewerteten U/Pb-Daten der Zirkone weisen auf ein jüngst-proterozoisches oder kambrisches Extrusionsalter der dazitischen Protolithe und auf eine karbonische syn-granitoide Anatexis um 320 Ma. High-K kalkalkalische Metarhyolithe im nördlichen Teil des zentralen Tauernfensters bilden einen separaten Teil des Grundgebirges, der von karbonischer Anatexis und Plutonismus nicht berührt wurde. Ihre Protolithe extrudierten im unteren Karbon. Das anatektisch überprägte Grundgebirge aus Plagioklasgneisen und Amphiboliten wurde im Perm von high-K Granitoiden intrudiert.

Die Ergebnisse sind konsistent mit der Entwicklung von einem jung-proterozoischen und alt-paläozoischen primitiven Inselbogen zu einem unter-karbonischen reifen Inselbogen mit K-reichen Rhyolith-Vulkanismus. Ein ober-karbonisches Kollisions-Ereignis führte zur Anatexis insbesondere der K-reichen kalkalkalischen Gesteine. Die letzten kalkalkalischen Magmen intrudierten postkollisional im Perm.

Abstract

The pre-Mesozoic basement in the eastern and central part of the Tauern Window (Eastern Alps) consists mainly of anatectic plagioclase gneisses and amphibolites intruded and migmatized by Carboniferous granitoids. The gneisses are geochemically similar to calcalkaline dacites of modern primitive island arcs. Cathodoluminescence investigations and U/Pb-data on zircons indicate an uppermost Proterozoic or Cambrian extrusion age of the dacitic protoliths and a Carboniferous syngranitoid anatexis around 320 Ma. High-K calcalkaline meta-rhyolites in the north central Tauern Window form a separate part of the basement not affected by Carboniferous anatexis and plutonism. Their protoliths extruded in the Lower Carboniferous. In the Permian, high-K granitoids intruded the anatectic basement.

Results are consistent with an island-arc system evolving from a Late Proterozoic and Early Paleozoic primitive stage to a Lower Carboniferous mature stage represented by K-rich rhyolite volcanism. An Upper Carboniferous collisional event caused anatexis, affecting mainly the K-rich calcalkaline rocks. The last calcalkaline magmas intruded in a Permian post-collisional setting.

Résumé

Le socle pré-Mésozoïque du centre et de l'est de la Fenêtre des Tauern (Alpes orientales), est principalement composé de gneiss plagioclasiques anatectiques et d'amphibolites. Des granitoïdes carbonifères sont intrusifs dans ce socle et le migmatitisent. Les gneiss sont géochimiquement comparables à des dacites calco-alcalines d'arc insulaire immature. Des études sur zircons par cathodoluminescence et datation U-Pb indiquent, pour les dacites, un âge d'extrusion protérozoïque supérieur ou cambrien. L'anatexie contemporaine de la mise en place des granitoïdes est datée aux alentours de 320 Ma. Dans le nord de la partie centrale de la fenêtre, des méta-rhyolites calco-alcalines riches en potassium forment une zone distincte du socle et ne sont pas affectées par l'anatexie et le plutonisme carbonifère. Leur extrusion date du Carbonifère inférieur. Au Permien, des granitoïdes riches en potassium ont recoupé le socle anatectique.

Les résultats sont en accord avec une évolution d'arc insulaire depuis un stade primitif d'âge protérozoïque supérieur ou paléozoïque inférieur jusqu'à un stade de maturité d'âge carbonifère inférieur représenté par les rhyolites riches en potassium. Au Carbonifère supérieur, un événement de collision a provoqué l'anatexie qui affecte principalement les roches calco-alcalines riches en potassium. Les derniers magmas calco-alcalins se sont intrudés dans le contexte post-collisionnel Permien.

Краткое содержание

Домезозойские основ ные горы восточных и центральных окон в Та уерне (восточные Альпы) состоят больше й частью из анактетич еских плагиоклазовых гней сов и амфиболитов, и которые в каменноуг ольном периоде интрудировали грани ты и мигматизировали их. Плагиоклазовые гней сы соответствуют гео химическому составу известково-щ елочных дацитов примитивных островн ых дуг. На основании снимков катодной люм инесценции и данным, полученным методом о пределения возраста по урану-свинцу на церко нах, предполагают поз дне протерозойский, или к ембрийский возраст экструзий дацитовых протилитов, а син-гран итоидная анатексия имела мест о примерно 320 Ма тому назад. Известк ово-щелочные метарио литы с повышенным содержа нием калия, расположе нные в северной части цент рального окна Тауерна, образую т отрезок основных го р, не затронутых анатек сисом и плутонизмами. Их протолиты экструд ированы в нижнем карб оне в основные горы из пла гиоклазового гнейса и амфиболитов, преобразованных в пермском периоде ана тексисом и интрузиям и гранитоидов с высоки м содержанием калия.

Результаты эти согла суются с течением раз вития поздне-протерозойск их и древних палеозой ских примитивных островн ых дуг в зрелые дуги нижнекарбоново го возраста с риолито вым вулканизмом, обогаще нным калием. В результ ате коллизий в верхнем ка рбоне имел место процесс анатексиса б огатых калием известково-щелочных пород. В пермском пери оде, после коллизий, известково-щелочные магмы интрудировали здесь в последний раз.

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  1. G. Vavra

    Present address: Institut für Kristallographie und Petrographie, Eidgenössische Technische Hochschule, Sonneggstraße 5, CH-8092, Zürich, Switzerland

  2. B. T. Hansen

    Present address: Institut für Geologie und Dynamik der Lithosphäre, Goldschmidtstraße 3, D-3400, Göttingen, Germany

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    1. G. Vavra
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    2. B. T. Hansen
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    Vavra, G., Hansen, B.T. Cathodoluminescence studies and U/Pb dating of zircons in pre-Mesozoic gneisses of the Tauern Window: Implications for the Penninic basement evolution. Geol Rundsch 80, 703–715 (1991). https://doi.org/10.1007/BF01803696

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