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Geochemical variations in magmatic rocks from southern Costa Rica as a consequence of Cocos Ridge subduction and uplift of the Cordillera de Talamanca
Plattengrenzen sind üblicherweise die Orte auf der Erde, an denen eine hohe vulkanische Aktivität herrscht. So ist auch Mittelamerika, bedingt durch die Subduktion der Cocos Platte unter die Karibische Platte, vulkanisch eine der aktivsten Regionen weltweit. Im südlichen Costa Rica allerdings, sind im Gegensatz zu den benachbarten Gebieten derzeit keine aktiven Vulkane zu finden. Das betroffene und in dieser Arbeit untersuchte Segment des Mittelamerikanischen Arcs umfaßt die Cordillera de Talamanca als hauptmagmatischen Rücken, sowie die Fila Costeña als assoziierten Forearc und das Limon Becken als Backarc Bereich. Mit geochemischen, isotopengeologischen und geochronologischen Methoden wurde die Abfolge der Magmatite aus dieser Region untersucht. Eine Entwicklung des Magmatismus sollte Rückschlüsse auf mögliche Veränderungen in der Magmenbildungszone ermöglichen. Die Ergebnisse dokumentieren ein sehr vielfältiges Magmen Inventar in Südost Costa Rica, was nicht mit der Herkunft aus einer einzigen Magmenquelle zu erklären ist. Die Evolution des Magmatismus in der jüngeren Zeit ist zeitlich und offensichtlich auch genetisch mit der Kollision und Subduktion des Cocos Rückens unter diesen Abschnitt des Mittelamerikanischen Arcs verknüpft. Die Entwicklung des Magmatismus im Miozän belegt das Heranreifen des Südost Costa Ricanischen Acr-Segments: Arc-tholeiitische Magmen werden zunehmend von Kalk-alkalischen Magmen abgelöst. Letztere geben deutliche Hinweise auf eine sich aufbauende, verdickende Arc-Kruste, in der sie in Magmenkammern in hohem Maß Kristalle fraktionieren und Nebengestein assimilieren. Diese Magmen, die vor der Kollision des Cocos Rückens mit dem Arc gefördert werden, sowohl die Arc-toleiitischen als auch die Kalk-alkalischen Magmen, haben ihre Quelle im Mantelkeil über der subduzierenden Platte. Der Mantelkeil ist heute als der primäre Ort für die Bildung von Magmen an Subduktionszonen anerkannt. Die Herkunft der Magmen aus einer durch Schmelzbilungen relativ verarmten, aber mit Sedimenten und Fluiden von der subduzierenden Platte modzifizierten Mantelquelle dokumentiert sich in ihrer Spurenelement-Signatur und Isotopie (Nb/Zr: 0.03-0.09, Ba/La: 20-134, 87Sr/86Sr: 0.7036-0.7042, 143Nd/144Nd: o.51300-0.51304, 206Pb/204Pb: 18.72-18.87). Als der Cocos Rücken mit Südost Costa Rica kollidierte, endete dieser ''normale'' Arc-Magmatismus und es bildete sich eine Lücke in der Kette der Vulkane Mittel amerikas. Gleichzeitig mit dem Kollisionsereignis eruptieren und intrudiren alkalische Magmen im Backarc Bereich. Ihre Zusammensetzung ist geochemisch und isotopisch sehr verschieden von den vorangehenden magmatischen Produkten des Arcs (Nb/Zr: 0.17-0.46, Ba/La: 13-19, 87Sr/86Sr: 0.7035-0.7036, 143Nd/144Nd: 0.51297-051298,, 206Pb/204Pb: 19.06-19.12). Sie zeigen nur geringfügig die Signaturen der Subduktionszone und scheinen aus neuem, aufsteigenden Mantelmaterial zu stammen, welches bei der Dekompression zu schelzen beginnt. Aufgrund der geochemischen und isotopischen Ähnlichkeit zu Magmen, die vom Galapagos Hot Spot produziert wurden, kann angenommen werden, daß sie aus eben diesem Mantelmaterial gebildet werden, welches durch ein Fenster in der subduzierenden Platte in den Mantelkeil aufsteigt. Das Fenster hat sich wahrscheinlich in Folge der Cocos-Rücken Kollision gebildet, wobei die subduzierende Platte entlang von Transformstörungen aufriß, die in diesem Gebiet sehr zahlreich sind.! Der Zusammenhang zwischen Fensterbildung und Rückenkollision ergibt sich aus dem zeitlichen und räumlichen Bezug von Kollisionsereignis und Auftreten von Backarc Magmatismus als magmatischem Fensterindiz. Mit Hilfe der 40Ar/39Ar Geochronologie an den Backarc Magmatiten kann die Erweiterung des Fensters in nordwestliche Richtung abgelesen werden. In eben diese Richtung verbreitet sich auch die Kontamination des Mittelamerikanischen Mantelkeils mit Galapagos Plume Material, wie es sich in der Reihe der aktiven Vulkane in Costa Rica und Niaragua dokumentiert. Magmatische Aktivität, die lokal und zeitlich beschränkt in der Fila Costeña, nahe am Trench auftritt, markiert offenbar den Wiedereinsatz der Subduktion in der Region. Durch die dann sehr flach verlaufende Subduktion dieses Teilstücks der Cocos Platte bleibt späterer Arc-Magmatismus aus. Adakite eruptieren in der letzten Phase magmatischer Aktivität in Südost Costa Rica dort, wo zuvor voluminöser Kalk-alkalischer Arc-Magmatismus geherrscht hat. Diese partiellen Schmelzpordukte aus hydratisierter, subduzierter, basaltischer Kruste, haben sich in diesem Fall gebildet, als heiße, aufsteigende Asthenosphäre die Ränder des Fenster in der subduzierenden Platte, d.h. den sich nunmehr unterschiebenden Cocos Rücken, aufschmolz. Unter diesen besonderen Umständen mit Bildung eines Fensters in der subduzierenden Platte konnten sich Adakite bilden, wo ansonsten aufgrund der hohen Konvergenzraten der geothermische Gradient ein Aufshcmelzen der Kurste nicht ermöglicht hätte
Geochemistry and metamorphism of the Paleozoic metamorphic basement of the Sierra Madre Oriental, NE Mexico: was northeastern Mexico a part of Pangaea?
Basamento paleozoico de la Sierra Madre Oriental: condiciones metamórficas de P-T en la presencia de fengita y clorita
Petrology and geochemistry of meta-ultramafic rocks in the Paleozoic Granjeno Schist, northeastern Mexico: Remnants of Pangaea ocean floor
Abstract: The Granjeno Schist is a meta-volcanosedimentary upper Paleozoic complex in northeastern Mexico. We suggest different tectonic settings for metamorphism of its serpentinite and talc-bearing rocks based on petrographic and geochemical compositions. According to the REE ratios (LaN/YbN = 0.51–20.0 and LaN/SmN = 0.72–9.1) and the enrichment in the highly incompatible elements Cs (0.1 ppm), U (2.8 ppm), and Zr (60 ppm) as well as depletion in Ba (1 – 15 ppm), Sr (1–184ppm),Pb(0.1–14ppm),andCe(0.1–1.9ppm)the rocks have mid-ocean ridge and subduction zones characteristics.TheserpentinitecontainsAl-chromite,ferrian chromiteandmagnetite.TheAl-chromiteischaracterized byCr#of0.48to0.55suggestingaMORBorigin,andCr#of 0.93 to 1.00 for the ferrian chromite indicates a prograde metamorphism.Weproposeatleasttwoserpentinization stagesoflithosphericmantlefortheultramaficrockofthe GranjenoSchist,(1)afirstinanocean-floorenvironment atsub-greenschisttogreenschistfaciesconditionsand(2) later a serpentinization phase related to the progressive replacement of spinel by ferrian chromite and magnetite atgreenschisttolowamphibolitefaciesconditionsduring regional metamorphism. The second serpentinization phase took place in an active continental margin during the Pennsylvanian. We propose that the origin of the ultramaficrocksisrelated toanobductionandaccretional eventatthewesternmarginofPangea. Keywords: ultramafic rocks; serpentinite; Granjeno Schist;northeasternMexico,Gondwana,Pange
Galapagos-OIB signature in southern Central America: mantle refertilization by arc-hot spot interaction
[1] Although most Central American magmas have a typical arc geochemical signature, magmas in southern Central America (central Costa Rica and Panama) have isotopic and trace element compositions with an ocean island basalt (OIB) affinity, similar to the Galapagos-OIB lavas (e.g., Ba/La 10, 206Pb/204Pb > 18.8). Our new data for Costa Rica suggest that this signature, unusual for a convergent margin, has a relatively recent origin (Late Miocene ∼6 Ma). We also show that there was a transition from typical arc magmas (analogous to the modern Nicaraguan volcanic front) to OIB-like magmas similar to the Galapagos hot spot. The geographic distribution of the Galapagos signature in recent lavas from southern Central America is present landward from the subduction of the Galapagos hot spot tracks (the Seamount Province and the Cocos/Coiba Ridge) at the Middle American Trench. The higher Pb isotopic ratios, relatively lower Sr and Nd isotopic ratios, and enriched incompatible-element signature of central Costa Rican magmas can be explained by arc–hot spot interaction. The isotopic ratios of central Costa Rican lavas require the subducting Seamount Province (Northern Galapagos Domain) component, whereas the isotopic ratios of the adakites and alkaline basalts from southern Costa Rica and Panama are in the geochemical range of the subducting Cocos/Coiba Ridge (Central Galapagos Domain). Geological and geochemical evidence collectively indicate that the relatively recent Galapagos-OIB signature in southern Central America represents a geochemical signal from subducting Galapagos hot spot tracks, which started to collide with the margin ∼8 Ma ago. The Galapagos hot spot contribution decreases systematically along the volcanic front from central Costa Rica to NW Nicaragua
Route to the Volcanoes in Germany – conceptual model for a geotourism project interconnecting geosites of Cenozoic volcanism
Interaction of mantle derived melts with crust during the emplacement of the Voring Plateau, NE Atlantic
Trace element and isotopic signatures of magmatic rock samples from ODP Hole 642E at the Voting Plateau provide insight into the interaction processes of mantle melt with crust during the initial magma extrusion phases at the onset of the continental breakup. The intermediate (basaltic-andesitic) to felsic (dacitic and rhyolitic) Lower Series magmas at ODP Hole 642E appear to be produced by large amounts of melting of upper crustal material. This study not only makes use of the traditional geochemical tools to investigate crust-mantle interaction, but also explores the value of Cs geochemistry as an additional tool. The element Cs forms the largest lithophile cation, and shows the largest contrast in concentration between (depleted) mantle and continental crust. As such it is a very sensitive indicator of involvement of crustal material. The Cs data reinforce the conclusion drawn from isotopic signatures that the felsic magmas are largely anatectic crustal melts. The down-hole geochemical variation within CDP Hole 642E defines a decreasing continental crustal influence from the Lower Series into the Upper Series.status: publishe