Die spätproterozoische Kruste NW-Nigerias: Geochemie und geotektonische Entwicklung

Alfred W., Utke

Koordinaten: E 005 36 - E 006 42 / N 013 00 - 011 42
DOI: https://doi.org/10.23689/fidgeo-6524
Alfred W., Utke, 1989: Die spätproterozoische Kruste NW-Nigerias: Geochemie und geotektonische Entwicklung. Berliner geowissenschaftliche Abhandlungen. Reihe A, Geologie und Paläontologie; Band 109, Selbstverlag Fachbereich Geowissenschaften, FU Berlin, 102 S., DOI: https://doi.org/10.23689/fidgeo-6524. 

Abstract

Das Grundgebirge in NW-Nigeria besteht aus einem polyzyklisch metamorphen Gneis-Migmatit-Komplex, der archaische und proterozoische Reliktalter aufweist. Etwa elf mittel- bis spätproterozoische metavulkano-sedimentäre (MVS) Gürtel sind isoklinal in den Gneis-Migmatit-Komplex eingefaltet. Generell zeigen sie NNE-Streichrichtungen und Grünschiefer- bis Amphibolit-fazielle Metamorphosegrade. Gneis-Migmatit-Komplex und MVS-Abfolgen wurden von panafrikanischen Granitoiden intrudiert. Im Rahmen dieser Arbeit werden mit Hilfe der Haupt- und Spurenelementgehalte an Magmatiten aus dem Anka- und Maru-Belt (NW-Nigeria) die geotektonischen Stellungen dieser Gesteine bestimmt und daraus die Entwicklung der spätproterozoischen Kruste in der Region rekonstruiert. Die MVS-Abfolgen wurden in der Literatur bislang als "schist belts" beschrieben, die überwiegend aus Metasedimenten bestehen und nur vereinzelte Vorkommen von Vulkaniten aufweisen sollen. Eigene Feldbeobachtungen belegen jedoch neben den weitverbreiteten Metapeliten und - psammiten die Existenz von sauren, intermediären und basischen Pyroklastiten, Schwarzschiefern, Metabasalten mit Pillowstrukturen und Cr-führenden Serpentiniten. Die tiefgründig verwitterten Gesteine der MVS-Abfolgen bilden aufschlußarme Ebenen mit lateritischen Böden, die eine klassische Feldkartierung erschweren. Eine indirekte geochemische Kartierung auf der Grundlage von 350 Bodenproben, die auf Traversen quer zur Streichrichtung der Abfolgen entnommen wurden, belegt einen großen Anteil an basischen Magmatiten in den untersuchten Gürteln. Anka- und Maru-Belt sind als typische vulkanosedimentäre Abfolgen anzusehen. Die Metabasalte des Untersuchungsgebietes haben geochemische Eigenschaften von ozeanischen Basalten. Die Verteilungsmuster ihrer Spurenelemente und ihre SEE-Spektren weisen sie als MOR- bzw. Inselbogenbasalte aus. Damit wird die Existenz eines früh(?)- panafrikanischen ozeanischen Beckens belegt, das während einer Krustendehnungsphase entstanden sein muß. Die Umkehrung von Extensions- zu Kompressionstektonik führte zu der Einengung des Beckens, der Anlage differenzierter Sedimentationsräume, der Auffaltung dieser Abfolgen und der Subduktion der ozeanischen Kruste. Die Granitoide des Gebietes können durch Haupt-, Spuren- und SE-Elemente gut klassifiziert werden und spiegeln die wichtigsten Abschnitte in der weiteren Entwicklung der Kruste wider. Der größte Teil der Granitoide besteht aus I-Typ Graniten, die durch die Subduktion von ozeanischer Lithosphäre entstanden sind. Sie sind der syn- bis spätorogenen Phase zuzuordnen und wurden zum größten Teil tektonisch überprägt. Während der anschließenden "Kontinent-Kontinent"-Kollisionsphase kam es zur Anlage von ausgedehnten N-S streichenden Scherzonen und zur Teilaufschmelzung von Krustenmaterial. Diese S-Typ Granite sind jedoch nur untergeordnet vertreten. In dieser Phase erreichte die Metamorphose ihren Höhepunkt. Der Gneis-Migmatit-Komplex wurde reaktiviert, die Isotopensysteme weitgehend rehomogenisiert. Nach ihrer Konsolidierung reagierte die Kruste auf die anhaltende Kompressionstektonik mit spröder Deformation: Es wurden NE streichende dextrale Störungen angelegt, die über hundert Kilometer verfolgbar sind und Versatzbeträge von bis zu 30 Kilometern aufweisen. A-Typ Granitoide, die keine Spuren von Deformation zeigen, intrudierten während oder nach dieser Phase. Ein Vergleich mit den übrigen ’’schist belts" in NW- und SW-Nigeria in Verbindung mit einer Reinterpretation von Literaturdaten lassen folgende Schlüsse zu: Abfolgen, deren lithologisches Inventar dem Anka- und Maru-Belt vergleichbar ist, kommen nur in einer NNE streichenden, zentralen Zone vor. Die Metabasalte in diesen MVS-Abfolgen sind tholeiitische MOR- und Inselbogenbasalte. Die Abfolgen der zentrale Zone haben lithologisch, metal logenetisch und strukturell eine große Ähnlichkeit mit archaischen "greenstone belts". Eine Megascherzone, die sich quer durch das SW- und NW-nigerianische Grundgebirge verfolgen läßt, bildet die zentrale Achse dieses Bereiches. Sie ist durch Vorkommen von Serpentiniten und Ultrabasiten markiert und kann als eine Paläosutur angesehen werden. Die Gürtel E’ und W’ dieses Bereiches bestehen überwiegend aus klastischem Material mit geringen magmatischen Komponenten. Die Entwicklung der spatproterozoischen Kruste in NW-Nigeria wurde durch den Verlauf der panafrikanischen Orogenese bestimmt. Vergleichbare MVS-Abfolgen finden sich nicht nur in Nigeria, sondern auch in anderen Teilen der panafrikanischen Provinz Westafrikas wie in Kamerun, im Hoggar, im Air und in den Mauritaniden.


The oldest part of the basement of NW-Nigeria consists of a polycyclic metamorphic gneiss-migmatite-complex displaying Archean and Proterozoic relict ages. About eleven Middle to Late Proterozoic metavolcanosedimentary (MVS) belts are isoclinal ly folded into the gneiss-migmatite-complex generally striking NNE. The belts have been metamorphosed under greenschist- to amphibolite facies conditions. Both, the gneiss-migmatite-complex and the MVS-belts have been intruded by Pan-African granitoids. In order to reconstruct the developement of the late Proterozoic crust of this region, the tectonic setting of magmatoids from the Anka- and Maru-Belt (NW-Nigeria) are determined by their major and trace element contents. Until now the MVS-belts have been described in the literature as "schist belts", consisting dominantly of metasediments with minor volcanics. Besides the widespread occurrences of these metapelites and - psammites, own field observations proof the existence of acid, intermediate and basic pyroclastics, blackshales, pillowed metabasalts and Cr-bearing serpentinites. The deeply weathered rocks of the MVS-assemblage are forming flat terrains covered by lateritic soils. Because of the limited outcrops an indirect geochemical mapping using the method of bedrock reflection was carried out. The mapping was based on 350 soil samples taken from traverses crossing the two belts. The interpretation of the data proofs the high amount of basic magmatic rocks in the belts which are typical metavolcano-sedimentary assemblages. The metabasalts of the working area have chemical affinities of oceanic basalts. Their trace element and REE signature reveal MOR and island arc basalt characteristics. The existence of an early(?) Pan-African oceanic basin generated during a crustal extension phase is proofed by these rocks. The change from extensional to congressional movement lead to folding of the MVS-assemblage and to subduction of the oceanic lithospere. The granitoids of the working area were classified by their major, trace and RE- elements, which reflect the further developement of the crust. The bulk part of the granitoids are I-type granitoids generated by the subduction of the oceanic lithosphere. They belong to the syn- to early orogenic phase and display tectonical overprint. Large scale NNE trending megashearzones have been generated during the following "continent-continent"-collision, while partial melting of the crust formed minor occurences of S-typ granites. During this phase metamorphism reached its culmination - the gneiss-migmatite-complex has been reactivated and the isotopic systems were rehomogenised. The crust reacted with brittle deformation on the continuous compressional pressure after its consolidation. Dextral shearzones that could be traced over more than hundred kilometres with dislocations up to 30 km are the results of this brittle deformation. A-type granites uneffected by deformation intruded during or after this phase. A comparison with the other "schist belts" from NW- and SW-Nigeria including the reinterpretation of geochemical data from the literature lead to the following conclusions: Assemblages with lithologies similar to the Anka- and Maru-belt are restricted to a central NNE striking zone in the basement. Metabasalts from those MVS-assemblages are MOR- and island arctholeiites. The assemblages from the central zone have strong lithological, metal logenetic and structural similarities to Archean greenstone belts. The central axis of this area is built up by a megashearzone, which can be traced throughout the SW- and NW-Nigerian basement. Due to the occurrences of serpentinites and ultrabasics this shearzone is interpreted as a palaeosuture. The belts E and W of the central zone are dominated by metasediments with minor occurrences of magmatic components. The development of the late Proterozoic crust in NW-Nigeria was controlled by the Pan-African orogeny. Comparable MVS-assemblages have been described in other parts of the Pan-African province of Westafrica e.g. in Cameroon, in the Tuareg shield and in the Mauritanides.

Subjects
Geochemie