Krustenentwicklung in Nordost-Afrika: geochemische und isotopengeochemische Untersuchungen von Granitoiden aus Südägypten und Nordsudan

Harms, Ulrich

DOI: https://doi.org/10.23689/fidgeo-6507
Harms, Ulrich, 1989: Krustenentwicklung in Nordost-Afrika: geochemische und isotopengeochemische Untersuchungen von Granitoiden aus Südägypten und Nordsudan. Berliner geowissenschaftliche Abhandlungen. Reihe A, Geologie und Paläontologie; Band 108, Selbstverlag Fachbereich Geowissenschaften, FU Berlin, 160 S., DOI: https://doi.org/10.23689/fidgeo-6507. 

Abstract

In Südägypten und Nordsudan treten zwischen dem Nil und dem Uweinat-Block fünf große Grundgebirgsvorkommen auf. Die kristallinen Gesteine bestehen ganz überwiegend aus granitischen bis tonalitischen Gneisen und Migmatiten sowie granitoiden Intrusionen. Diese Gesteine wurden petrologisch, geochemisch und isotopengeologisch untersucht. Die ältesten Gesteine sind tonalitische und granodiori tische Gneise. Niedrige LILE- und SEE-Gehalte und stark negative εNd-Werte zeigen eine primäre Krustenbildungsphase aus Mantelderivaten im frühen Proterozoikum. Die Gesteine gleichen der Tonalit-Trondhjemit-Granodiorit-Assoziation der alten Schilde. Die untersuchten Gesteine der proterozoi sehen Kruste wurden wahrscheinlich in der Eburnian Orogenese hochgradig deformiert, metamorphisiert und teilweise in Migmatite überführt. Die Akkretion und das Verschweißen der Inselbögen des Arabisch-Nubischen Schildes an den afrikanischen Kontinentalblock im mittleren Pan-Afrikan führte zur Verdickung der Kruste durch Aufschiebungen. Es kam zu einer hochgradigen Metamorphose im gesamten Gebiet östlich des Uweinat-Blockes. Alkali-Granite und Quarz-Monzonite (A-Typ-Granite) mit Rapakivi-Texturen treten in großen Batholithen im Süden des Untersuchungsgebietes auf. Sie entstanden durch partielle Anatexis von Metasedimenten in der Unterkruste, die im Gefolge von Dehnungstektonik aufgeheizt wurde. Die Schmelzen drangen wahrscheinlich im frühen Pan-Afrikan in höhere Krustenstockwerke ein. Am Ende der pan-afrikanischen Orogenese wurde die Kruste in Blöcken gehoben. Adiabatische Dekompression ermöglichte die Bildung von Schmelzen im oberen Mantel. Diese Schmelzen drangen entlang der Bruchstrukturen in die Kruste ein und mischten sich mit granitischen Unterkrustenschmelzen. Es entstand eine überhitzte tonalitische Schmelze die um 580 Ma in die Oberkruste aufdrang. Gleichzeitig erfolgte eine Differentiation der Magmen in gabbroide Kumulate, Tonalite, Granodiorite und Granite. Diese Gesteinsabfolge, insbesondere Granite, treten in allen untersuchten Komplexen häufig auf. Die Granitoide weisen hohe LILE-Gehalte, niedrige HFSE-Gehalte, intermediäre initiale Strontiumisotopenverhältnisse und deutlich negative εNd-Werte auf. Die Granitoide können als spätorogene I-Typ-Granite klassifiziert werden. Die Erdkruste ist in NE-Afrika von Westen nach Osten gewachsen, östlich des archaischen Uweinat-Blockes wurde im frühen Proterozoikum neue Erdkruste gebildet. Im Pan-Afrikan entstanden weiter östlich im Arabisch-Nubischen-Schild Inselbögen, die aneinandergeschweißt wurden und auf den afrikanischen Kontinent aufgeschoben wurden. Durch die Krustenverdickung kam es zur Metamorphose, Rejuvenation und letztlich zur Intrusion von Granitoiden. Danach - am Ende des Präkambriums - war die Erdkruste NE-Afrikas kratonisiert.


Five basement inliers may be distinguished in southern Egypt and northern Sudan. They consist mainly of high grade granitic gneisses, migmatites and granitoid intrusions. These rocks were investigated petrochemically and isotopically. The oldest unit are high grade tonalitic to granodioritic gneisses. They resemble the Archean TTG suite of the ancient cratons and are characterized by low LILE and REE contents and strongly negative εNd values. They were formed from mantel sources in the early Proterozoic and built up the early crust in the area. Subsequently they were deformed to high grade gneisses and migmatites in the Eburnean orogenic event. In the middle Pan-African the island arcs of the Arabian-Nubian Shield were welded together and thrusted onto the continental foreland. This caused internal crustal thrusting to the west and thickening of the crust. In consequence large parts of upper crust were metamorphosed and deformed to migmatites. Large batholithic intrusions occur in the southernmost part of the area. They consist of an A-type rapakivi-granite association of quartz-monzoni tic to granitic composition, which was generated by partial melting of lower crustal sedimentary source rocks. Mantle heat induction in attenuated lower crust triggered the melting in incipient rifts probably in the early Pan-African. At the end of the Pan-African orogeny crustal relaxation caused uplift of crustal blocks. It was accompanied by erosion and low grade overprint and caused pressure release melting in the upper mantle and lower crust. Mantle melts were mixed and contaminated with crustal melts to form tonalitic magmas. The latter rose upwards and differentiated into gabbroic cumulates, tonalites, granodiorites and granites. The upper crustal intrusions of this suite are frequent in all of the explored basement inliers and were emplaced at about 580 Ma. They reveal high LILE contents, low HFSE contents, indermediate Sr initials and negative εNd values and may be classified as postcollision uplift granites or crustal I-type granites. The crustal evolution of NE Africa is featured by eastward growth during the Precambrian. Early Proterozoic crust was generated to the east of the Archean Uweinat block. During the late Proterozoic island arcs developed in the Arabian-Nubian Shield. They were accreted, welded together and finally thrusted onto the older African plate. The resulting thickening caused metamorphism, rejuvenation and finally the intrusion of late orogenic granitoids. This event led to the final cratonization of NE Africa in the uppermost Precambrian.