Metamorphic evolution of the Sierras de San Luis, Argentina: granulite facies metamorphism related to mafic intrusions

Summary

The Sierras de San Luis, which are part of the Sierras Pampeanas, are located in Central Argentina. The crystalline basement of the Sierras de San Luis is built up of three main blocks (western block, central block, and eastern block), which are separated by mylonite zones. The western and the eastern block are dominated by migmatites, whereas the central block is mostly lower in metamorphic grade ranging from greenschist facies to amphibolite facies, and locally to granulite facies in the vicinity of numerous mafic bodies. Most parts of the central block is built up of amphibolite facies rocks. These were formed during a first metamorphic event (M1-A) which is characterized by a mineral assemblage of staurolite—garnet—biotite—muscovite—plagioclase—quartz—ilmenite±fibrolite±chlorite. The PT conditions of M1-A are about 570 °C to 600 °C and 5 to 5.7 kbar. A mafic intrusion, now seen as numerous mafic lenses included in the basement rocks caused local granulite facies metamorphism. The observed mineral assemblage consists of garnet—cordierite—sillimanite—biotite—K-feldspar—plagioclase—quartz—rutile—ilmenite±orthopyroxene (M2-G). The PT estimates for granulite facies conditions are 740 °C to 790 °C and 5.7 to 6.4 kbar. During cooling a mylonite zone developed within the central block retrograding most of the granulite facies rocks to amphibolite facies conditions. The newly formed mineral assemblage consists of garnet—biotite—sillimanite—plagioclase—muscovite—quartz—rutile±K-feldspar (M3-A). The PT estimates of the locally overprinting second amphibolite facies event (M3-A) are about 590 °C to 650 °C and 5.4 to 6.0 kbar. The deduced PT path shows a near isobaric heating from M1-A to M2-G. The mylonite mineral assemblage M3-A equilibrated at pressures close to M2-G. The PT path can be explained best by heating of an amphibolite facies middle crust by a mafic intrusion. During near-isobaric cooling tectonic activity in discrete parts of the basement caused mylonitization at amphibolite facies conditions.

Zusammenfassung

Die metamorphe Entwicklung der Sierras de San Luis: Granulitfazielle Metamorphose gebunden an mafische Intrusionen

Die Sierras de San Luis sind Teil der in Zentralargentinien gelegenen Sierras Pampeanas. Das kristalline Basement wird aus drei großen Blöcken aufgebaut (westlicher, zentraler und östlicher Block), die durch Mylonitzonen getrennt sind. Der westliche und östliche Block bestehen hauptsächlich aus Migmatiten, der zentrale Block ist dagegen aus etwas niedriggradigeren Gesteinen aufgebaut (grünschiefer- bis amphibolitfaziell). In der Umgebung der zahlreichen mafischen Gesteinslinsen erreicht die Metamorphose im zentralen Block granulitfazielle Bedingungen. Die Hauptmasse des zentralen Blocks besteht jedoch aus amphibolitfaziellen Gesteinen. Diese wurden im Zuge einer ersten Phase (M1-A) gebildet und bestehen aus der Mineralgesellschaft Staurolit—Granat—Biotit—Muscovit—Plagioklas—Quarz—Ilmenit±Fibrolit±Chlorit. Die PT Bedingungen von M1-A wurden mit ca. 570 °C bis 600 °C und 5 bis 5.7 kbar bestimmt. Eine mafische Intrusion, die im Gelände in der Form von zahlreichen Linsen auftritt, verursachte lokal granulitfazielle Metamorphose. Die neugebildete Mineralparagenese besteht aus Granat—Cordierit—Sillimanit—Biotit—K-Feldspat—Plagioklas—Quarz—Rutil—Ilmenit±Orthopyroxen (M2-G). Die PT Bestimmung an diesen granulitfaziellen Gesteinen ergab Werte von 740 °C bis 790 °C und 5.7 bis 6.4 kbar. Im Zuge der Abkühlung des Basements bildeten sich mächtige Mylonitzonen aus, die den Großteil der granulitfaziellen Gesteine in amphibolitfazielle Paragenesen umwandelte. Die neu gebildete Mineralgesellschaft besteht aus Granat—Biotit—Sillimanit—Plagioklas—Muskovit—Quarz—Rutil±K-Feldspat (M3-A). Diese an die Mylonitzonen gebundene Mineralparagenese wurde bei 590 °C bis 650 °C and 5.4 to 6.0 kbar gebildet. Der abgeleitete PT Pfad zeigt ein nahezu isobares Aufheizen am prograden Pfad (M1-A–M2-G), sowie eine anschließende retrograde Überprägung (M3-A) bei ebenfalls nahezu gleichem Druck. Der PT Pfad läßt sich am besten mit dem Aufheizen eines mittleren Krustensegments aufgrund einer mafischen Intrusion erklären. Im Zuge der isobaren Abkühlung führten tektonische Aktivitäten in diskreten Zonen des Basements zur Ausbildung von Mylonitzonen, die die Gesteine amphibolitfaziell überprägten.