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Charakterisierung und Quantifizierung thermischer und diagenetischer Prozesse im karbonischen Akkretionsprisma in Nordchile

Marioth, Roswitha

English Title: Characterisation and quantification of thermal and diagenetic processes in the carboniferous accretionary prism in northern Chile

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PDF, German
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Abstract

Ziel dieser Arbeit ist die quantitative Charakterisierung der p-T-Bedingungen der metamorphen Entwicklung der Chañaral-Mélange. Diese p-T-Bedingungen wurden bisher qualitativ als niedriggradige Metamorphose im Bereich der Grünschieferfazies beschrieben. Die Chañaral-Mélange liegt am Rande der Atacama-Wüste in der nordchilenischen Küstenkordillere und wird als Teil eines durch Subduktion nach N und NO gebildeten Akkretionsprismas interpretiert. Charakteristisch für die Chañaral-Mélange sind Sandstein-Blöcke in pelitischer Matrix, die mit Quarz gefüllte syntektonische Extensionsrisse aufweisen. Im Verlauf dieser Studie wurden Untersuchungen an Metapeliten sowie an eingeschalteten Metabasiten bezüglich Tonmineralkristallinität, Phengitbarometrie, b-Parameter, Mineralparagenesen sowie Chloritthermometrie durchgeführt. Dadurch konnten erstmals die metamorphen Bedingungen der Chañaral-Mélange mit 300-350°C bei 2,2-2,8 kbar bestimmt werden. Daraus ergibt sich ein geothermischer Gradient von ca. 30-40°C/km. Durch die Untersuchung unterschiedlicher Fluideinschlussgenerationen in syntektonischen Quarzadern konnten verschiedene Phasen von Fluidtätigkeit unterschieden werden. Das älteste System wird durch prograd gebildete, CH4-reiche Einschlüsse mit Spuren von höheren Kohlenwasserstoffen repräsentiert. Das peak-metamorphe Fluid ist ein H2O-CO2-NaCl-dominiertes Fluid mit CH4±H2S. Ein H2O-NaCl-Fluid war über weite Bereiche der p-T-Geschichte der Chañaral-Mélange aktiv. Als Zeugen eines jüngeren Systems werden Einschlüsse mit CO2-CH4±H2S±N2 angesehen. Die Chañaral-Mélange repräsentiert ein mittleres Niveau eines Akkretionsprismas und wurde vermutlich durch Unterplattung gebildet. Sie ist ein Beispiel für ein Akkretionsprisma, das nicht die bisher als für Subduktionsumgebungen typisch geltende Hochdruck-Niedrigtemperatur-Metamorphose aufweist. Weitere Beispiele dieses Typs stellen das Kodiak Akkretionsprisma in Alaska und der Shimanto-Komplex in Japan dar.

Translation of abstract (English)

Aim of this study is the quantitative characterisation of the p-T-conditions of the metamorphic development of the Chañaral-Mélange, which were so far only qualitatively described as low-grade metamorphism under greenschist facies conditions. The Chañaral-Mélange is situated on the edge of the Atacama Desert in the coastal cordillera in northern Chile. It is interpreted to be part of an accretionary prism, which developed during subduction towards the N and NE. The Mélange is characterised by blocks of sandstone in a pelitic matrix, which show syntectonic extension veins filled with quartz. During this work metapelites and intercalated metabasites were investigated concerning clay mineral crystallinity, phengite barometry, b-parameter, mineral paragenesis and chlorite thermometry. The results were combined with fluid inclusion analysis in syntectonic quartz veins. For the first time the metamorphic conditions of the Chañaral-Mélange could thus be determined quantitatively as 300-350°C at 2,2-2,8 kbar, leading to thermobaric gradients between 30 and 40°C/km. Investigation of several fluid inclusion types in syntectonic quartz veins showed different phases of fluid activity. The oldest system is represented by prograde CH4-rich, hydrocarbon-bearing inclusions. An H2O-CO2-NaCl-dominated fluid with CH4±H2S is considered to represent peak-metamorphic conditions. An aqueous saline fluid with NaCl was active for a prolonged period during the p-T-history of the Chañaral-Mélange. Gaseous inclusions with CO2-CH4±H2S±N2 are considered to be the youngest fluid generation. The Chañaral-Mélange represents an intermediate level of an accretionary prism and was probably formed by underplating. It is an example for an accretionary prism, which does not follow the typical low pressure-high temperature p-T-path normally assumed for subduction zones. Further examples of this type are the Kodiak accretionary prism in Alaska and the Shimanto complex in Japan.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Bahlburg, Prof. Dr. Heinrich
Date of thesis defense: 23. February 2001
Date Deposited: 11. Jun 2001 00:00
Date: 2001
Faculties / Institutes: Fakultät für Chemie und Geowissenschaften > Institut für Geowissenschaften
Subjects: 550 Earth sciences
Controlled Keywords: Fluideinschluss, Tonmineralogie, Anchimetamorphose, Akkretionskeil, Chile
Uncontrolled Keywords: Mélange , p-T-Bedingungen , Illitkristallinität , niedriggradige MetamorphoseMélange , p-T-conditions , illite crystallinity , low-grade metamorphism
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