Petrology and geochemistry of Paleogene tonalites from the easternmost parts of the Periadriatic Zone

Summary

The Pohorje Mts. and Karavanke plutons occur in the easternmost parts of the Periadriatic Zone separating the Eastern Alps from the Southern Alps and the northwesternmost Dinarides, respectively. The plutons, which are composed largely of tonalites with subordinate granodiorites and rare diorites mainly of medium-K calc-alkaline affinity, are part of a series of mid-Tertiary intrusives emplaced over ∼700 km E-W along the Periadriatic Zone.

Major and trace element data indicate that gabbrodiorites originated by fractional crystallization of a primary mafic magma, but with a significant contribution of continental crust. REE patterns are steep and characterized by LREE enrichment, and a weak Eu anomaly, suggesting fractional crystallization of primary mafic magma. ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios indicate that on the basis of Sr isotopic composition an upper mantle melt contribution cannot be recognized. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr vs.δ¹⁸O diagram demonstrates that all analyzed rocks plot near the centre of the Adamello pluton field.

Tonalite plutonism was genetically controlled by previously subducted Mesozoic oceanic crust, metasomatized upper mantle wedge, and overlying continental crust. All analytical data obtained indicate that primary mafic magma was of olivine tholeiite affinity. Based on element modelling data it is reasonable to assume that a garnet peridotite, probably slightly metasomatized, was the source rock which was subjected to partial melting. The governing AFC processes resulted in crustal isotopic signatures due to crustal assimilation and melting which produced the most acid members of the tonalite suite.

Zusammenfassung

Petrologie und Geochemie der paläogenen Tonalite der östlichsten Periadriatischen Zone zwischen Ostalpen und nordwestlichsten Dinariden

Die Plutone des Bachergebirges und der Karawanken liegen in den östlichsten Teilen der Periadriatischen Zone, die die Ostalpen von den Südalpen bzw. den nordwestlichsten Dinariden trennt. Es handelt sich um Tonalite, untergeordnet Granodiorite und selten Diorite mit kalk-alkalischer Affinität die als Teil einer Serie mitteltertiärer Intrusivkörper entlang der Periadriatischen Zone über ca. 600–700 km intrudierten. Haupt- und Spurenelemente belegen, dass die Granodiorite durch fraktionierte Kristallisation eines mafischen Magmas unter beträchtlicher Beteiligung kontinentaler Kruste entstanden. Die SEE sind durch Anreicherung der leichten SEE, recht steile SEE Kurven und eine schwache Eu-Anomalie gekennzeichnet, was auf die fraktionierte Kristallisation eines primären mafischen Magmas hinweist. ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-Daten können eine Mantelherkunft nicht nachweisen. Das ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-¹⁸O Diagramm zeigt, dass alle untersuchten Gesteine im Mittelfeld des Adamello-Plutons liegen. Der tonalitische Plutonismus wurde durch die subduzierte mesozoische Ozeankruste, metasomatisiertes Mantelmaterial des Mantelkeils und darüberliegende kontinentale Kruste kontrolliert. Alle analytischen Daten zeigen, dass das primäre mafische Magma olivintholeiitische Affinität hatte. Auf der Basis von Spurenelement-Modellierungen ist ein vielleicht leicht metasomatisierter Granatperidotit, der teilaufgeschmolzen wurde, als Quelle anzunehmen. Die kontrollierenden AFC Prozesse resultierten in krustaler Isotopensignatur infolge von Assimilation und Aufschmelzung von Kruste und produzierten die sauersten Glieder der Tonalitsuite.