Petrologie und Mineralisation in West-Äthiopien

Forschungsprojekt P 13643Petrologie und Mineralisation in West-ÄthiopienAberra MOGESSIE28.06.1999 Zwischen 1993 und 1996 wurde ein kooperatives Projekt zwischen dem. Institut für Geologie und Paläontologie und dem Institut für Mineralogie-Kristallographie und Petrologie der Karl-Franzens-Universität Graz über "The Geodynamic Setting of the Panafrican Orogenesis in Northeast Affica" (FWF Projekt P9703-Geo, Projektleiter, Prof. E. Wallbrecher) durchgeführt. Diese Arbeit resultierte in einer integrierten Studie über die Panafrikanische Entwicklung in Zentralen Östlichen Wüste Ägyptens. Die Resultate dieses Projekts haben gezeigt, daß tektonische Prozesse wie Inselbogen-Akkretionen und Transpression während der oblique Konvergenzen im Ägyptischen Teil des Panafrikanischen Mobilen Gürtels dominant waren. Vorangegangene Studien im südlichen Teil des Panafrikanischen Mobilen Gürtels (z.B in Tanzania und Kenya) lassen vermuten, daß magmatisches underplating - möglicherweise verbunden mit Krustenverdickung während der Kollision der Kontinente - die dominierenden tektonischen Prozesse waren,und sich dieses Gebiet somit von der Panafrikanischen Entwicklung in Ägypten unterscheidet. Strukturelle und Metamorphosestudien des Mozambique Gürtels in Kenya und Tanzania mit bekannter Kollisions Tektonik, in Kombination mit den Resultaten, welche im Arabisch-Nubischen Schild Ägyptens gesammelt wurden, liefern eine einzigartige Möglichkeit, verschiedene tektonische Prozesse entlang eines mobile belts zu vergleichen und sehr wichtige Daten über die Evolution von Gondwana und die Kollision von Ost- und West-Gondwana während der Panafrikanischen Zeit zu gewinnen. Ein Forschungsantrag für eine integrierte strukturelle und petrologische Studie über den tanzanischen und kenyanischen mobile belt im Vergleich mit den Resultaten aus dem Panafrikanischen mobile belt Ägyptens, hat das Ziel, ein integriertes tektonisches Model zu entwickeln, und wurde vom FWF genehmigt (FWF Projekt P12375- Geo, Projektleiter, Prof. E. Wallbrecher). Die Forschungsarbeit wurde am 1.1.98 begonnen. Obwohl eine große Anzahl an Daten über die regionale Geologie West-Äthiopiens vorhanden sind, sind detallierte petrologische, strukturelle, geochemische, isotopengeochemische und lagerstättenkundliche Studien nur in geringer Zahl vorhanden. Diese Studien sind die Grundvoraussetzung für die Charakterisierung der metamorphen und magmatischen Entwicklung von verschiedenen tektonischen Einheiten, und geeignet für eine bessere Abschätzung der metamorphen P-T-t Bedingungen und geologischen Geschichte der Region. Detallierte strukturelle Studien, Geländedaten und Mikrotexturen sind notwendig, um den Typ und die Form einer Kollision in diesem Teil des Mozambique Gürtels zu analysieren. Weiter im Norden, in der Östlichen Wüste Ägyptens, bestätigen zahlreiche neue Daten frühere Stapelungsprozesse von ophiolithischen Decken nach der Exhumierung in einem transpressionalen Regime. Im Süden, in Kenya und Tanzania, dominieren tiefe Teile der koninentalen Kruste, und ophiolitisches Material ist bis jetzt nicht dokumentiert. Seitenverschiebungen und Mylonit-zonen sind wichtige strukturelle Elemente in Ägypten und können bis in den Sudan verfolgt werden. Scherzonen wurden auch im Norden Kenyas beschrieben. Aus diesen Gründen ist es von großer Wichtigkeit, mehr strukturelle Informationen über Äthiopien zu erhalten und die möglichen Suturzonen zwischen Ost- und West-Gondwana in dieser Region zu lokalisieren und die Konvergenzformen zu analysieren. Zusätzlich wurde das Rohstoffpotential in den verschiedenen metamorphen Einheiten und mafisch-ultramafischen Gesteinen abgeschätzt, aber detallierte quantitative analytische Arbeiten sind bis jetzt nicht vorhanden. Die ultramafische Gesteine von Yubdo sind eines der wenigen weltweit bekannten Pt- Vorkommen und representieren der Typlokalität für das Platin-Gruppen Mineral Erlichmanit (OsS2). Außer den Arbeiten von Cabri et. al. (1981) sind detallierte moderne Studie über die Yubdo Platin-Gruppen Minerale nicht durchgeführt worden. Deshalb hat unser Antrag auch eine sehr wichtige wirtschaftsgeologische Komponente. Dieser Forschungsantrag behandelt die petrologische und strukturelle Studie des Basements und die eingeschlossenen mafisch-ultramafischen Gesteine im westlichen Gürtel Äthiopiens mit dem Ziel, die Datenlücke zwischen dem schon studierten Panafrikanischen Gürtel der Ost-Ägyptischen Wüste und dem derzeit bearbeiteten gürtel Tanzanias und Nord Kenyas zu schließen. Zusätzlich zu den geologischen, strukturellen und petrologischen Studien des Panafrikanischen Basements West-Äthiopiens wird eine detallierte petrologische Studie der ultramafischen Gesteine von Yubdo durchgeführt.

Die ultramafische Intrusion des Yubdo mit einer Länge von 9km, einer Breite von 4-5 km und einem NNE-SSW- Streichen, wird von Präkambrischen Basement Gesteinen unterlagert. Dieses setzt sich vor allem aus Gneisen, Glimmerschiefern, Quarziten, Amphiboliten und Chloritschiefern zusammen. Saure Gesteine (Syntektonische Granodiorite, Hybride Granite, Quarzdiorite) intrudierten ultramafische Gesteine. Mehrere primäre Platin-Eisen Mineralaggregate eingeschlossen in Chromitphasen sowie entlang Alterationszonen wurden identifiziert. Eine große Anzahl unterschiedlicher Einschlüsse, reichend von Hollingworthit, Irarsit, Erlichmanit, Laurit, Genkinit, Stibiopalladinit und Osmiumsäume mit einer Mantelung aus Eisenoxid, treten in den Platin-Eisen Nuggets auf. Die skulpturierten Oberflächen der Nuggets und ihre enge Assoziation mit feinkörnigen Eisenoxiden in ihren Hohlräumen sind auch charakteristisch für eine Goldmineralisation, gebildet in einem lateritischem Umfeld. Dies weist auf Parallelen zwischen der Goldausfällung in Lateritgesteinen und den Bildungsbedingungen der Platingruppenminerale (PGM) hin. Basierend auf der Untersuchung ergibt sich 1) das Auftreten von PGM-Aggregaten in Chromiten aus Ultramafiten von Bohrkernen lässt auf magmatische Herkunft schließen; und 2) eine Remobilisierung und ein Transport von Platin-Eisen-Legierungen ging aus einer dunitischen Quelle hervor und konzentrierte sich danach in lateritischen Schichten. Das Westliche Äthiopische Schild (WES) besteht aus drei lithotektonischen Einheiten. Das Birbir Gebiet, eine Ansammlung von deformierten und metamorphosierten unltramafischen bis felsischen Intrusivgesteinen, Extrusiva sowie vulkanisch-sedimentäre Gesteinen, wird begrenzt von dominierenden Orthogneissen der Baro und Gebar Gebiete. Gesamtgesteinschemie zeigt, dass die metamorphosierten Plutonite und Vulkanite des Birbir Gebietes vorwiegend kalkalkalin sind und eine Ähnlichkeit zu Gesteinen von Subduktionszonen moderner magmatischer Bögen haben. Sie sind Vertreter der "low-K-Serien" und weisen auf ozeanisches Milieu hin. Diese Interpretation stützt sich auf Sm-Nd-Isotopenuntersuchungen, die auf ein frühes Krustenbildungsereignis um ca. 1050 Ma deutet. Dies weist auf eine ozeanischen Inselbogenkomplex. Eine primitive Quelle als Herkunft stützt sich auf ein niedriges 87Sr/86Sr-Initial. Dieser Komplex wurde akkretioniert und bildete den Kern und die Quelle für späteren Plutonismus und Metamorphose. Das frühest erkennbare Deformationsereignis ergibt sich aus der Bildung einer sub-horizontalen Gneisschieferung innerhalb der einzelnen Gneisgebiete, die zeitgleich mit einem frühen metamorphen Ereignis (M1) unter amphibolitfaziellen Bedingungen (600-800C und ca. 6-8 kbar) in den Gneisgebieten und einem grünschieferfaziellen Ereignis im Birbir Gebiet zu stellen ist. Die Protolite der Orthogneisse sind datiert um 830- 785 Ma und datieren somit M1 vor. Alle Gebiete werden danach während des D2 Ereignisses, als ein Resultat von E-W-gerichteter Krustenverkürzung, deformiert. Ein gegen den Uhrzeigersinn gerichteter P-T-t-Pfad geht mit der Untersuchung einher. Jüngere D3 Verformung konzentriert sich auf mylonitisierte Scherzonen mit dominierender Seitenverschiebung. Ein zweites Metamorphoseereignis (M2) um ca. 635 Ma ergibt sich aus lokalisiertem erneutem Hydratisierens von M1-Paragenesen und granitischen Gneissen. Höhepunkt von M2 fiel zeitgleich mit der D3-Scherung. Reaktivieren und erneute Fluidzufuhr konzentriert sich auf gescherte Bereiche und verursacht eine Verjüngung des Isotopengleichgewichts bis 410 Ma. Das WES spiegelt eine mehrphasige, episodische Entwicklung wieder. Die Bildung kann auf die Schließung eines back-arc-settings zurückgeführt werden. Aufschmelzung der subduzierten Platte und damit verbundene Intrusionen verursachen Gesteinsmetamorphose und die Bildung eines ozeanischen Inselbogenkomplexes. Anhaltende Plattenkonvergenz ergab starke E-W-Verkürzung und die Schließung von Becken. Weitere Ausdünnung verursacht Schwächezonen mit lateraler Scherung, Fluidzufuhr und ein weiteres, zweites thermales Ereignis während Akkretionierung mehrerer Mikrokontinente und der Schließung des Orogens.