8 Klassifikation der felsischen Sinclair und Damara Sequenz
9.3 Damara Sequenz / Swakop Group
9.3.1 Chuos Formation
Es wurden 2 Proben der Chuos Formation untersucht (Abb. 9-16). Die beiden Proben verhalten sich in der Signatur sehr ähnlich. Abweichungen zeigen sich für Cs, Pb, Hf und Zr.
Die Signatur ist geprägt von einer schwachen Anreicherung der LILE, einer signifikanten positiven Pb-Anomalie und einer schwachen Sr-Anreicherung. Im Trend nimmt die Anreicherung mit dem Grad der Inkompatibilität zu.
Anreicherungen zeigen sich im Th- und Rb-Wert während die Cs- und Ba-Gehalte der N-MORB Zusammensetzung ähnlich sind. Dieses Muster kann bei den mobilen LILE durch Metamorphose verursacht werden. Im Spiderdiagramm zeigen sich verschieden starke Einflüsse kontinentalen Materials an Hand der positiven Pb-Anomalie und der unterschiedlichen Fraktionierung von Hf und Zr. Der positive Sr-Peak deutet auf einen IAB oder BAB Einfluß wobei die Werte für Ba und Cs postkristalline verändert worden sein müssen. Im Trend ergibt sich eine Übereinstimmung mit dem BAB von TURNER et al.
(1997). Eine für Subduktionszonen beeinflusste Genese scheidet wegen der fehlenden negativen Nb-Anomalie aus.
Chuos Formation
0.1 1.0 10.0 100.0
Cs Rb Ba Th Nb U K La Ce Pb Nd Sr P Sm Hf Zr Ti Y Yb
Probe/N-MORB
Gamsbergpaß Omunjereke
BAB (Turner et al., 1997) Niuafo'ou 31461 E-MORB (Sun&McDonough, 1989) OIB (Sun&McDonough, 1989)
Abb. 9-16: Spiderdiagramm der Chuos Amphibolite, VIETOR (unveröff.)
9.3.2 Vaalgras Subgroup / Hartelust Ignimbrit
Die 2 Proben des Hartelust Ignimbrit (Abb. 9-17) zeigen trotz des prominenten Vorkommens, verbunden mit der eindeutigen Bestimmbarkeit zur Formation im Gelände, unterschiedliche Signaturen. Dabei sind die Trendlinien ähnlich. Abweichungen ergeben sich beim Ba, Nb, U und Hf. Negative Anomalien beim Sr und P sind auf Plagioklas und Apatit Fraktionierung zurückzuführen, sind aber für einen potentiell einer Krustenabstammung zuzuordnenden initialen Riftvulkanismus untypisch. Als Vergleich für eine Krustengenese ist die kontinentale obere Kruste nach TAYLOR & McLENNAN (1985) eingefügt.
Hartelust Member
0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0
Cs Rb Ba Th Nb U K La Ce Pb Nd Sr P Sm Hf Zr Ti Y Yb
Probe/N-MORB
16 Hartelust2 18 Hartelust1 cont. upper crust (Taylor&McLennan, 1985)
Abb. 9-17: Spiderdiagramm des Hartelust Members
9.3.3 Kuiseb Formation / Matchless Member / Matchless Amphibolit (MA)
Die Proben des Matchless Amphibolit von WEBER & VIETOR (1996) werden in zwei Gruppen unterteilt (siehe auch Kapitel 10, SEE). In Abb. 9-18 sind vier Proben dargestellt, welche einen zueinander überwiegend parallelen Verlauf zeigen. Im Bereich der LILE sind die Anreicherungen schwach und uneinheitlich. Deshalb wird auch nur für die Proben von Farm Mecklenburg und Okuje ansatzweise eine negative Nb-Anomalie ausgebildet. Im weiteren Verlauf nähern sich die Gehalte des MA denen der N-MORB an und unterschreiten diese im Bereich der HFSE geringfügig. Untypisch für einen N-MORB ist der positive Pb-Peak.
Signifikant sind die Rb, Th, Nb, und Pb-Anomalien. Die Proben entsprechen in ihrer Anreicherung einem E-MORB, ergeben im Bereich vom Sr bis Yb Werte, die zwischen einem IAB und BAB liegen. Im Anomalieverhalten sind die Proben deutlich von einem kontinentalen Einfluß geprägt wie an den Nb- und Pb-Werten für IAB zu erkennen ist.
0.01 0.10 1.00 10.00 100.00
Cs Rb Ba Th Nb U K La Ce Pb Nd Sr P Sm Hf Zr Ti Y Yb
IAB (Turner et al., 1997) Kermadec Raoul7125 BAB (Turner et al., 1997) Niuafo’ou 31461 E-MORB (Sun&McDonough, 1989) Otjikundua, Mecklenburg,
Farmhaus Okuje
Matchless Amphibolit, VIETOR
Probe/N-MORB
Abb. 9-18: Spiderdiagramm des Matchless Amphibolit, VIETOR Gruppe 1
Die Gruppe 2 des MA (Abb. 9-19) besteht aus einer Probe von Farm Orumbungu. Dieses Material ist im Vergleich zur Gruppe 1 insgesamt wesentlich stärker angereichert. Die LILE entsprechen im Cs-, Rb- und Ba-Gehalt den o.g. Amphiboliten des MA (Abb. 9-18), zeigen aber erhebliche Th-Anreicherungen was nach HOFFMAN (1997) auf den Einfluß von Subduktionszonen hervorgerufen wird. Im weiteren Verlauf nimmt bei zunehmender Kompatibilität die Anreicherung der Elemente bis auf N-MORB Niveau ab. Unterbrechungen dieses Trends werden durch die negative K-Anomalie, den positiven Pb-, Sr- und P-Peak hervorgerufen.
Abweichungen im Nb-, U-, K- und Sr-Gehalt zur Gruppe 1 sind eindeutig. Der positive Pb-Peak und die Abreicherung bei den Elementen Hf und Zr sind in Gruppe 1 ähnlich zu finden.
Im Grad der Fraktionierung entspricht dieses Material einem OIB. Der positive Pb-Peak und die Abreicherung ab dem Element Sr entsprechen einem IAB, während ein fehlender Nb-Trog auf eine Genese als BAB ohne Krustenkontamination hindeutet.
Matchless Amphibolit, VIETOR Orumbungu
0.01 0.10 1.00 10.00 100.00
Cs Rb Ba Th Nb U K La Ce Pb Nd Sr P Sm Hf Zr Ti Y Yb
Probe/N-MORB
Orumbungu IAB (Turner et al., 1997) Kermadec Raoul7125
BAB (Turner et al., 1997) Niuafo’ou 31461 OIB (Sun&McDonough, 1989)
Abb. 9-19: Spiderdiagramm des Matchless Amphibolit Farm Orumbungu, VIETOR Gruppe 2
Matchless Amphibolit SCHMIDT&WEDEPOHL 1983
0.1 1.0 10.0
Cs Rb Ba Th Nb U K La Ce Pb Nd Sr P Sm Hf Zr Ti Y Yb
Probe/N-MORB
Gorob Sonderwater
Rutile River Donkersan
Augaigas Kobos
BAB (Turner et al., 1997) Niuafo’ou 31461 E-MORB (Sun&McDonough, 1989)
Abb. 9-20: Spiderdiagramm des Matchless Amphibolit, SCHMIDT & WEDEPOLHL (1983)
Die Proben des MA von SCHMIDT & WEDEPOHL (1983, Abb. 9-20) zeigen zwischen Rb und Ba einen stark abfallenden Trend. Die K-Werte differieren erheblich untereinander und deuten auf einen K-Metasomatose hin. Durch die steigende Kompatibilität sinken die normierten Elementgehalte bis unter die N-MORB-Zusammensetzung. Unterbrochen wird dieser Trend von einer positiven Pb- und Sr-Anomalie. Für die Proben vom Rutile River, Augaigas und Sonderwater zeigt der P-Trog eine Apatitfraktionierung. Negative Anomalien des Zr und Y weisen auf eine Zirkon- bzw. Granatfraktionierung hin, was durch die SEE-Signaturen nicht bestätigt wird.
Die Proben von SCHMIDT & WEDEPOHL (1983) unterscheiden sich durch stark unterschiedliche Kaliumwerte und teilweise negative Phosphoranomalien vom MA dieser Arbeit. Die Werte für den positiven Pb- und Sr-Peak korrelieren mit denen des MA nach VIETOR wie auch der Verlauf der Signatur zwischen Rb und Ba.
Matchless Amphibolit MILLER 1983
0.1 1.0 10.0 100.0
Cs Rb Ba Th Nb U K La Ce Pb Nd Sr P Sm Hf Zr Ti Y Yb
Probe/N-MORB
Gorob Mine Gorob Mine
Gorob Mine Gorob Mine
Matchless Mine Matchless Mine
Matchless Mine Matchless Mine
IAB (McCulloch&Gamble, 1991) Marianen IAB (Turner et al., 1997) Kermadec Raoul7125 BAB (Turner et al., 1997) Niuafo’ou 31461 E-MORB (Sun&McDonough, 1989)
Abb. 9-21: Spiderdiagramm des Matchless Amphibolit, MILLER (1983a)
Die Proben des MA nach MILLER (1983a, Abb. 9-21) zeigen ebenfalls zwischen Rb und Ba einen stark abfallenden Trend. Nicht dargestellt sind die Proben mit Rb-Gehalten unterhalb der Nachweisgrenze von 2ppm, welche einen gegenläufigen Trend von Rb nach Ba erzeugen.
Die negative Nb-Anomalie ist schwach ausgebildet. Die Signatur fällt von unterschiedlichen K-Werten nach La steil ab wie bei allen Proben des MA und verläuft dann nach Ce horizontal.
Das Verhalten des Sr ist indifferent und bildet sowohl einen positiven wie auch negativen Trend. Im Bereich der HFSE verläuft die Signatur parallel auf N-MORB Niveau.
Matchless Amphibolit KLEMD, 1989
0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0
Cs Rb Ba Th Nb U K La Ce Pb Nd Sr P Sm Hf Zr Ti Y Yb
Probe/N-MORB
RK1 RK2
RK3 RK6
RK7 45
I RWH
IAB (Turner et al., 1997) Kermadec Raoul7125 BAB (Turner et al., 1997) Niuafo’ou 31461
Abb. 9-22: Spiderdiagramm des Matchless Amphibolit, KLEMD et al. (1989)
Die Proben des MA nach KLEMD et al. (1989, Abb. 9-22) zeigen im Verlauf des Rb nach Ba einen steigenden Trend. Der Nb-Trog ist vermutlich schwach entwickelt. Die K-Werte streuen wie bei SCHMIDT & WEDEPOHL (1983) und MILLER (1983a) stark. Signifikant ist der steile Verlauf von Ce nach Pb mit normierten Werten des Pb mit 8- bis 100-facher Anreicherung zum N-MORB. Der rudimentäre Datensatz ergibt für die kompatibleren
Elemente einen subparallelen N-MORB Verlauf. Eine Anomalie im Sr oder P wie in den vorhergehenden Proben wird nicht beobachtet.
Durch den steigenden Trend zwischen Rb nach Ba sind diese Proben denen nach MILLER (1983a) ähnlich.
9.3.4 Diskussion
Die Amphibolite der Chuos Formation zeigen unterschiedlich starke Anreicherungen im Pb-und Sr-Gehalt sowie bei den HFSE Hf Pb-und Zr (Abb. 9-16). Durch das charakteristische Verhalten des Pb und Sr kann die Chuos Formation den Bildungsbedingungen eines back arc Milieu zugeordnet werden, auch wenn die typischen negativen Nb-Anomalien nur schwach ausgebildet sind. Die erhebliche Th-Anreicherung deutet auf eine ererbte krustale Komponente (HOFMANN, 1997). Die LILE sind in ihren Elementgehalten weitgehend gestört.
Die Probe Orumbungu (Abb. 9-19) stellt das Bindeglied zwischen glazigener Chuos Formation und der Entwicklung des Ozeanbeckens in Form des MA dar. Die Signatur verhält sich für Th, Pb, Nd, Sr und P ähnlich wie bei den Chuos Amphiboliten. Alle anderen inkompatiblen Elemente sind stärker angereichert als in der Chuos Formation. Speziell die HFSE liegen oberhalb der Gehalte der N-MORB-Zusammensetzung.
Auf Grund der SEE-Muster ist eine Interpretation als OIB möglich, es fehlen aber die signifikanten positiven Nb- und Ba-Peaks (HOFMANN, 1988) und die Abreicherungen für K und Th (SAUNDERS et al., 1992). Darüber hinaus zeigen OIB keine positiven Pb Anomalien, sondern zumeist eine Abreicherung dieses Elementes.
Eine negative Nb-Anomalie fehlt auch hier und beweist den geringen krustalen Einfluß auf die Magmen.
Mit zunehmender Annäherung an die Zusammensetzung der N-MORB in den SEE (Kapitel 10) nehmen die Gehalte der inkompatiblen Elemente in den Spiderdiagrammen ab (Abb.
9-18). Die LILE (Cs, Ba, Rb und K) zeigen geringfügige Anreicherungen während die Gehalte an Nb auf N-MORB Niveau abnehmen.
Die Peaks für Th, Pb, Nd bleiben erhalten während die Gehalte für das Sr abnehmen. Dies entspricht den Signaturen von BAB nach TURNER et al. (1997) und wird unterstützt von den in BAB häufig anzutreffenden Th-Anreicherungen (WILSON, 1989). Die nach STERN et al.
(1990) für initiale BAB typischen Ti-Tröge sind nicht entwickelt was sich in den fehlenden positiven Eu-Anomalien der SEE bestätigt.
Die Proben des MA nach SCHMIDT & WEDEPOHL (1983, Abb. 9-20) ergeben ähnliche Trends bei stark schwankenden Werten des K. Im Bereich der HFSE sind die Anreicherungen mit der N-MORB Zusammensetzung identisch. Ein außergewöhnliches Merkmal stellt die negative P-Anomalie dar.
Die MA nach MILLER (1983a, Abb. 9-21) sowie KLEMD et al. (1989, Abb. 9-22) zeigen gegenläufige Entwicklungen im Rb-Ba Trend. Für K und Nb ergeben sich ähnliche, stark schwankende Anreicherungen. Trotz der deutlich entwickelten positiven Pb-Anomalie entwickelt sich bei KLEMD et al. (1989) kein korrespondierender Sr-Peak wie bei den MA nach MILLER (1983a). Die HFSE beider Autoren liegen parallel zum und im Niveau des N-MORB.
Die Platznahme der Chuos Formation und der Matchless Amphibolite findet im Khomas Trog nacheinander statt. In Vergesellschaftung mit den Chuos Amphiboliten stehen klastische Schüttungen, während die MA bereits eine vollmarine Situation auf Grund ihrer geochemischen Daten zeigen. Diese Entwicklung des sich öffnenden Khomas Meeres können an Hand der Amphibolite belegt werden.
Die frühen Chuos Amphibolite zeigen geringfügige Merkmale der Kruste mit niedrigen Anreicherungen an Th, Pb und Sr. Eine negative Nb-Anomalie, die eine sichere Krustenabstammung belegt, fehlt vollständig. Die Assimilation der Amphibolite mit bereits in Subduktionsvorgängen hochfraktionierten Gesteinen ist also gering.
Die MA Probe von Farm Orumbungu (Abb. 9-19) ist in der SEE-Signatur einer IAB Genese zuzuordnen, entwickelt im Spiderdiagramm aber nicht die typische Signatur mit negativen Nb und Ti-Anomalien, sondern entwickelt ausschließlich Peaks im Pb- und Sr-Gehalt.
Die MA mit den N-MORB SEE-Mustern hingegen zeigen bereits eine eigenständige BAB-Signatur, welche nicht mehr die Anreicherungsmuster von Subduktionsvorgängen beinhalten.
Bis auf die Th- und Pb-Anomalie sind abgesehen von den mobilen LILE die Elementgehalte identisch mit N-MORB.
Bei einer Öffnung des Khomas Meeres mit einer Breite von mehreren hundert Kilometern wie von KUKLA (1992) postuliert sind solche krustalen Anomalien nicht zu erwarten. Die Inselbogensignatur nimmt nach FRYER et al. (1990) bei den initialen BAB zu den späten BAB ab, welche dann in eine MORB Signatur übergeht. Auf Grund der Anreicherungen an Pb und Th kann der Einfluß und Anteil der Mantelquelle an diesen an Hand der SEE-Muster vermeintlich späten Basalte nicht groß gewesen sein.
Der Hartelust Ignimbrit entwickelt eine völlig abweichende Signatur mit negativen Anomalien des Sr, P und Ti bei hohen Anreicherungsfaktoren aller anderen Elemente. Eine Kogenese mit den Chuos oder Matchless Amphiboliten ist danach auszuschließen.