Pan-afrikanisches Grundgebirge im Wilson Terrane, North-Victoria-Land und Oates Land, Antarktis

Finanzierung der Sachmittel für alle drei Teilprojekte durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG. Finanzierung der Teilnahme an den Expeditionen GANOVEX V, VI und VII durch die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe BGR

Seit 1988 haben die Antarktisexpeditionen GANOVEX V und VII der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover und die spätere Expedition GANOVEX VIII - ITALIANTARTIDE XVIII das als Oates Land (manchmal auch als “Oates Coast”) bezeichnete Gebiet westlich von North-Victoria-Land am pazifischen Ende des Transantarktischen Gebirges besucht. Geologisch gesehen handelt es sich um das nordwestliche Ende des Wilson Terranes im Ross Orogen. Das Gebiet wurde bis dahin nur einmal in den 60er Jahren durch eine neuseeländische Hundeschlitten-Expedition erkundet.

Im Rahmen der deutschen Expeditionen wurde das Gebiet von Oates Land erstmals systematisch geologisch kartiert und beprobt. Das nordwestliche Wilson Terrane besteht hier aus hochmetamorphem Grundgebirge, das auf der Basis bedeutender Störungszonen (Flöttmann, Kleinschmidt) und auf Grund von Unterschieden im Metamorphosegrad (Schüssler) in drei etwa Nord-Süd verlaufende Zonen unterteilt werden kann. Die Ergebnisse petrologischer Untersuchungen zeigen, dass die Metamorphite einer zentralen Zone im Rahmen eines einzelnen Metamorphoseereignisses mit einer im Uhrzeigersinn verlaufenden Druck-Temperatur-Entwicklung gebildet wurden. Dabei wurde ein granulitfazielles Stadium mit etwa 8 kbar bei >800 °C erreicht bevor es zu einer isothermalen Dekompression mit der retrograden Bildung Muskovit-Biotit-Gneisen kam.  Die Metamorphite einer östlichen und einer westlichen Zone erlebten ebenfalls eine im Uhrzeigersinn verlaufende Entwicklung, allerdings bei niedrigeren Druck-Temperatur-Bedingungen um 4.5 bis 5 kbar und 700-800°C. Während einige Gesteine in diesen Beiden Zonen nur knapp die die obere Stabilitätsgrenze von Muskovit + Quarz erreichten, wurden während GANOVEX VIII in Teilen der westlichen Zone auch granulitfazielle Gesteine gefunden, die eine der zentralen Zone ähnliche Entwicklung aufweisen (Talarico). In allen drei Zonen kam es syn- bis spättektonisch zur Bildung und Intrusion der voluminösen Granite-Harbour Plutone, hauptsächlich Granitoide, in seltenen Fällen basische Intrusiva.

Konventionelle U-Pb (Bröcker) und SHRIMP (Henjes-Kunst) Altersdatierungen zeigen ein Alter von 490 bis 500 Ma für den Höhepunkt der Metamorphose an. 40Ar-39Ar Datierungen (Henjes-Kunst) von Hornblende- und Glimmer-Konzentraten ergeben das Alter der Abkühlung der metamorphen Zonen unter die K-Ar-Schließungstemperatur nach dem Temperatur-Höhepunkt. Dabei zeigt sich ein genereller Trend von älteren zu jüngeren Daten von West nach Ost. Das deutet auf zeitliche Unterschiede in der retrograden Entwicklung der drei Zonen hin, verursacht durch unterschiedlich schnelle Heraushebung der einzelnen Grundgebirgs-Komplexe entlang der verschiedenen Störungszonen während der späten Ross-Orogenese.

Im Rahmen eines neueren Projektes (2008 bis 2012) wurden umfangreichere Monazit-Datierungen im Bereich der Oates-Coast und der Daniels Range durchgeführt. Die Messungen erfolgten mit einer Elektronenstrahl-Mikrosonde, was einen der konventionellen Massenspektrometrie gegenüber höheren Probendurchsatz erlaubt. Ziel war es zu prüfen, ob der Höhepunkt der Ross-Metamorphose in den untersuchten Gebieten überall zur selben Zeit ablief oder ob auch hier zeitliche Unterschiede nachweisbar sind. Ausgangspunkt der Untersuchungen waren ältere Datierungen, die im westlichsten Wilson Terrane eine Metamorphose um 530 Ma vermuten lassen. 

Ergebnisse in:

  • SCHÜSSLER, U., SKINNER, D.N.B., ROLAND, N.W., (1993): Subduction-related Mafic to Intermediate Plutonism in the Northwestern Wilson Terrane, North Victoria Land and Oates Coast, Antarctica. - Geol. Jb., E 47: 389-417.
  • SCHÜSSLER, U., HENJES-KUNST, F. (1994): Petrographical and Geochronological Investigations on a Garnet-Tourmaline Pegmatite from Ringgold Knoll, Oates Coast, Antarctica. – Chem. Erde, 54: 297-318.
  • SCHÜSSLER, U. (1996): Metamorphic Rocks in the Northern Wilson Terrane, Oates Coast, Antarctica. – Geol. Jb., B 89: 247-259 .
  • SCHÜSSLER, U., BRÖCKER, M., HENJES-KUNST, F., WILL, T. (1999): P-T-t evolution of the Wilson Terrane metamorphic basement at the Oates Coast, Antarctica. - Precambrian Research, 93: 235-258.
  • SCHÜSSLER, U. (2000): Das kristalline Grundgebirge der Oates Coast Region, nördliches Wilson Terrane, Ross-Orogen, Antarktis. - Habilitationsschrift, Universität Würzburg. Description of outcrops here.
  • HENJES-KUNST, F., SCHÜSSLER, U. (2003): Metasedimentary Units of the Cambro-Ordovician Ross Orogen in Northern Victoria Land and Oates Land: Implications for Their Provenance and Geotectonic Setting from Geochemical and Nd-Sr Isotope Data. – Terra Antartica. 10: 105-128.
  • SCHÜSSLER,U., HENJES-KUNST, F., TALARICO, F. FLÖTTMANN, T. (2004): High-Grade Crystalline Basement of the Northwestern Wilson Terrane at Oates Coast: New Petrological and Geochronological Data and Implications for Its Tectonometamorphic Evolution. – Terra Antartica.11: 15-34.

Geologische Karten:

  • ROLAND, N.W., ADAMS, C.J., FLÖTTMANN, T., KLEINSCHMIDT, G., OLESCH, M., SCHÜSSLER, U., SKINNER, D.N.B., WÖRNER, G. (1996): Geological Map of the Suvorov Glacier Quadrangle, Victoria Land, Antarctica, 1:250000. - In: PERTUSATI, P.C. & TESSENSOHN, F. (eds.): German-Italian Geological Antarctic Map Program (GIGAMAP), Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover.
  • SCHÜSSLER, U., FENN, G., FLÖTTMANN, T., KLEINSCHMIDT, G., OLESCH, M., ROLAND, N.W., SCHUBERT, W., SKINNER, D.N.B. (1999): Geological Map of the Pomerantz Tableland Quadrangle, Victoria Land, Antarctica, 1:250000. - In: PERTUSATI, P.C. & TESSENSOHN, F. (eds.): German-Italian Geological Antarctic Map Program (GIGAMAP), Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover.
  • ROLAND, N.W., ADAMS, C.J., FLÖTTMANN, T., KLEINSCHMIDT, G., OLESCH, M., PERTUSATI, P.C., SCHÜSSLER, U., SKINNER, D.N.B., HENJES-KUNST, F. (2001): Geological Map of the Matusevich Glacier Quadrangle, Victoria Land, Antarctica, 1:250000. - In: PERTUSATI, P.C. & TESSENSOHN, F. (eds.): German-Italian Geological Antarctic Map Program (GIGAMAP), Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover.

Zeitliche Auflösung der magmatischen und der Metamorphose-Ereignisse im paläozoischen aktiven Kontinentalrand des nördlichen Wilson Terranes, Ross-Orogen, Antarktis

Finanzierung der Sachmittel durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG im Rahmen des DFG Schwerpunktprogramms 1158 "Antarktisforschung"

Beteiligte:
Schüßler, Ulrich, institut für Geographie und Geologie, Universität Würzburg
Schulz, Bernhard, Institut für Mineralogie der TU Bergakademie Freiberg/Sachsen
Henjes-Kunst, Friedhelm, Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover

Das Wilson Terrane in Nord-Victorialand (Antarktis) ist Teil des frühpaläozoischen Ross-Akkretions-Orogens. Die hochgradige Metamorphose des Terranes und der Magmatismus der Granite Harbour Intrusiva lassen sich einem aktiven Kontinentalrand zuordnen. Aus dem Bereich von Oates Land im NW des Wilson Terranes gab es bisher U-Pb- Zirkon- und Monazit-Alter sowie K-Ar- und Ar-Ar-Alter von Glimmern und Hornblenden. Sie zeigten die für einen magmatischen Arc untypische rasche Abkühlung zwischen ~490 und 470 Ma nach einer granulitfaziellen Metamorphose mit isothermalen Dekompression an. Diese Daten sollten nun mit einer großräumig angelegten Erfassung metamorpher und magmatischer Alter an Proben aus dem GANOVEX-Programm besser eingebunden werden. Im Vordergrund standen dabei die Gebiete der Wilson Hills, der Lazarev Mountains und der Daniels Range; gerade aus der Daniels Range gab es kaum moderne Altersdaten. Die Datierungen erfolgten mit Hilfe der Elektronenstrahl-Mikrosonden-(EMS)-Datierung von Monazit. Die kosten-und zeitsparende EMS-Monazit-Datierung mit begleitender Quantifizierung der Metamorphose-Bedingungen konnte Daten zu prä-Ross-orogenen detritären Monaziten und zum P-T-Zeit-Verlauf in verschiedenen Bereichen des Ross-Orogens liefern.

Ergebnisse in:

  • SCHULZ, B., HENJES-KUNST, F., SCUÜSSLER, U. (2010): Evaluation of EMP-Th-U-Pb monazite ages and comparison to U-Pb SHRIMP data in the high-grade Wilson Terrane (Antarctica). - Meeting German Min. Soc., Sept. 2010, Münster. Europ. J. Min., Beiheft.
  • SCHULZ, B., SCHÜSSLER, U. (2013): Electron-microprobe monazite dating in Early-Paleozoic high-grade gneisses as a completion of U-Pb isotope ages (Wilson Terrane, Antarctica) - Lithos, 175/176, 178-192.
  • SCHULZ, B., SCHÜSSLER, U. (zum Druck eingereicht): Exploring High-grade Metamorphic Rocks of a Pan-African Active Continental Margin by Area-Wide Electron Microprobe Th-U-Pb Monazite Dating: the Northern Wilson Terrane in Antarctica. - Antartic Science.