Abstract

The mechanisms of differentiation and the source rocks of hornblende–biotite granitoids from the 1.5 Ga Mazury Complex, in the East European Craton in northeastern Poland, were investigated with major and trace elements and Sr–Nd isotopes on drill-core samples from six localities. The rock suites show metaluminous, ferroan, potassic and mostly alkali-calcic characters, together with high contents of incompatible elements typical of A-type granitoids. The presence of magnetite and a low Fe/(Fe + Mg) value of the hornblende indicate rather oxidized conditions of crystallization. In Harker diagrams, the major elements plot on a nearly continuous trend from 43 to 67 wt% SiO2. From 56 wt% SiO2 onward, the overall trend overlaps with the Tranevåg liquid line of descent, defined for hornblende–biotite granite in southern Norway. Most trace-element concentrations show decreasing trends with increasing SiO2. The rare-earth-element concentrations are controlled by the apatite contents of the samples. The overall geochemical trend results from fractional crystallization and can be modeled by subtraction of mafic-mineral-rich cumulates. The suite is formed from melts at different degrees of fractionation, laden with various amounts of cumulus minerals. The initial εNd ranges from −3.3 to −6.8, with relatively low values of the initial Sr isotope ratio (0.702–0.707). Because of the absence of Archean rocks in this part of the East European Craton, most εNd negative values are consistent with melting of a juvenile crust extracted from the mantle at ca. 2.0–2.2 Ga. In the Mazury Complex, the parent magma for the 1.5 Ga Suwalki anorthosite was also formed by the melting of juvenile crust within the same time range. The Mazury batholith was emplaced along a linear zone of weakness, which facilitated melting of the lower crust. The melting products were a hornblende–biotite granite suite, oxidized and H2O-rich, associated with an anorthosite–ferrodiorite suite, formed under dry and more reduced conditions. This is another line of evidence that, in anorthosite – mangerite – charnockite – granite (AMCG) complexes, two different crustal source-rocks can produce two different suites of rocks during the same melting episode.

Abstract

Les mécanismes de différenciation et les roches sources des granitoïdes à hornblende et biotite du complexe de Mazury, faisant partie du craton Est Européen, en Pologne, d’âge 1.5 Ga, sont étudiés sur des carottes de forages provenant de six intrusions au moyen des compositions en éléments majeurs, en traces et en isotopes Sr–Nd. La suite de roches montre un caractère métalumineux, ferro-potassique, et principalement alcali-calcique, ainsi que des teneurs élevées en éléments incompatibles, typiques des granites de type A. La présence de magnétite et le faible rapport Fe/(Fe + Mg) de la hornblende indiquent des conditions de cristallisation plutôt oxydantes. Dans les diagrammes de Harker, les éléments majeurs se disposent sur une tendance quasi continue depuis 43% jusqu’à 67% en poids de SiO2. A partir de 56% SiO2, la tendance générale se superpose à la lignée de différentiation de Tranevåg, définie par les granites à biotite et à hornblende du sud de la Norvège. La plupart des concentrations en éléments en trace décroissent avec l’augmentation de la silice. Les teneurs en terres rares varient avec le contenu en apatite des échantillons. La tendance évolutive générale résulte d’une cristallisation fractionnée qui peut être modélisée par soustraction de cumulats riches en minéraux mafiques. La suite de roches est constituée de liquides magmatiques à différents degrés de fractionnement et chargés de quantités variables de minéraux cumulés. La valeur du εNd initial va de −3.3 à −6.8, avec des rapports isotopiques initiaux du Sr faibles (0.702–0.707). Comme les roches archéennes sont absentes dans cette partie du craton Est Européen, la plupart des valeurs négatives de εNd peuvent s’expliquer par la fusion d’une croûte juvénile extraite du manteau ca. 2.0–2.2 Ga. Dans le complexe de Mazury, le magma parent de l’anorthosite de Suwalki (1.5 Ga) a aussi été formé par fusion d’une croûte juvénile dans ce même intervalle de temps. Le batholithe de Mazury s’est mis en place dans une zone linéaire de faiblesse, laquelle a facilité la fusion de la croûte inférieure. Les produits de cette fusion ont constitué la suite oxydée et riche en H2O des granites à hornblende et à biotite, ainsi que la suite anorthosite–ferrodiorite formée dans des conditions anhydres et réduites. Ce cas d’étude constitue un autre indice que dans les complexes anorthosite – mangérite – charnockite – granite (AMCG), deux sources crustales différentes peuvent produire deux suites différentes de roches au cours du même épisode de fusion.

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