Der Pluton von Romeu: Petrologie, Geochemie und Geochronologie eines Leukogranitmassivs in Nordost- Portugal

Abstract

Untersuchungen zur Repräsentativität der geochemischen Proben und zur Qualität der geochemischen Analysen mittels Röntgenfluoreszenzspektrometrie und der damit verbundenen Probenaufbereitung bildeten den ersten Teil dieser Arbeit; sie resultierten in neuen Aufbereitungsvorschriften für unser geochemisches Labor. Der Hauptteil dieser Arbeit ist der petrologisch-geochemischen Untersuchung eines Leukogranitmassivs in der zentraliberischen Zone - einer Struktureinheit der Varisziden - in Nordost-Portugal gewidmet. Der Pluton von Romeu bedeckt ein Gebiet von ca. 50 km² und ist diskordant in silurisch- ordovizische Metasedimente und -vulkanite intrudiert, die das Massiv von Morais umgeben. Es handelt sich um das Dach eines Granits, der hauptsächlich aus zwei Leukogranitvarietäten besteht: der biotithaltige porphyrische Cernadelagranit wird vom nicht porphyrischen Romeugranit, einem reinen Muskovitgranit, durchschlagen und umgeben. Folglich ist letzterer jünger als der Cernadelagranit. Zwischen beiden Einheiten gibt es sowohl Übergänge als auch scharfe Grenzen. Der Magmenaufstieg erfolgte nach der herzynischen Hauptphase, jedoch syntektonisch bzgl. der letzten herzynischen Deformationsphase. Entlang tektonischer Schwächezonen, die meist in NNE-SSW- Richtung streichen, drangen zahlreiche Quarzgänge, untergeordnet auch Pegmatitgänge, in den bereits verfestigten Granit und dessen Nebengestein ein. In ihrer Nähe ist der Granit alteriert und manchmal an Elementen wie Nb, W, Sn und Cs angereichert. Elementspektren beider Granittypen zeigen extreme Rb- Anreicherung und starke Verarmung an Sr, Ba, Zr, Ti, La, Ce und Th. Leicht erhöhte Gehalte weisen auch Li, F, P, Sn und Cs auf. Dieses Elementmuster ist für mit Sn-W-Mineralisation assoziierte Granite typisch. Möglicherweise bestand daher vor der Erosion in der Dachumhüllung des Plutons eine Sn- Lagerstätte. Erhöhte U-Gehalte sind eindeutig sekundärer Natur. Trotz geringer absoluter Unterschiede der Elementgehalte, zeigen die Trends eindeutig eine Differentiationsfolge vom Cernadela- zum Romeugranit. Diese wird auch durch geländegeologische und petrographische Befunde belegt. Das mit der Rb-Sr- Methode radiometrisch bestimmte Gesamtgesteinsalter des Plutons (20 Proben) beträgt 296 ± 7 Ma (Initialverhältnis 87Sr/86Sr = 0.727 ± 0.006); der Altersuntesschied zwischen beiden Varietäten liegt innerhalb der Fehlergrenze. Trotz S-Typ-Charakteristika - hohes Sr-Isotopen-Initialverhältnis und Peraluminität - sprechen alle Befunde für eine Genese des Romeuplutons durch Fraktionierung aus einem Granitmagma. Die Basis für die Auswertung von 128 geochemischen Granitanalysen mit multivariaten statistischen Methoden bildete ein äquidistantes (hexagonales) Beprobungsgitter mit Punkten im Abstand von 500 m; insgesamt wurden an 239 Stellen im Granit Proben entnommen und davon 226 geochemisch analysiert (10 Haupt- und 26 Spurenelemente); von 40 Granitproben wurden die Li- und F-Gehalte ermittelt.

The first part of this thesis consists of an evaluation of the accuracy and sampling variance of geochemical analyses by X-Ray Fluorescence Spectrometry and of sample preparation techniques practised by this laboratory. This work has resulted in the adoption of new, revised sample preparation procedures. The main part of the thesis is dedicated to a petrological-geochemical study of a leucogranite massif, the Romeu pluton, in the Central Iberian Zone of NE Portugal - one of the structural units of the Variscan fold belt. The Romeu pluton, covering an area of approx. 50 km², crosscuts Silurian-Ordovician metasediments, and metavolcanics surrounding the Morais complex. The exposed roof of the granite is comprised of two principal leucogranite units: the Cernadela Granite and the Romeu Granite proper. The former is a biotite- bearing, porphyritic leucogranite, which is crosscut and enveloped by the latter, a nonporphyritic muscovite granite: thus the Romeu Granite postdates the Cernadela Granite. The contacts between the two granites are either sharp or gradational by way of a transitional zone. The granites are younger than the main Hercynian orogeny but syntectonic with the last Hercynian phase. Along zones of tectonic weakness which generally trend NNE-SSW, numerous quartz veins, and few pegmatite veins, cut the granite and its country rock. The granite adjacent to such veins is altered and occasionally enriched in elements such as Nb, W, Sn and Cs. Element profiles for the two granites show extreme enrichment in Rb and strong depletion in Sr, Ba, Zr, Ti, La, Ce and Th. Mild enrichment is shown by Li, F, P, Sn, and Cs, whilst U enrichment is clearly secondary. This pattern is typical for granites associated with Sn-W-mineralization, and it seems probable, therefore, that the original country rock cover of the pluton, before its removal by erosion, contained Sn deposits. Though their element contents differ slightly, evolutionary trends are clearly consistent with the notion that both granites form part of a differentiation sequence from Cernadela Granite to Romeu Granite. This is confirmed by fieldgeological and petrographic data. The Rb-Sr whole rock age of the pluton (20 samples) is 296 ± 7 Ma (87Sr/86Sr initial = 0.727 ± 0.006): the age difference between the two granites lying within the margin of error. Although these leucogranites show typical S-type characteristics, such as high initial Sr and peraluminicity, the available evidence is consistent with an origin by fractionation of a granite magma. A total of 239 granite samples were collected, of which 226 were analyzed for 10 major elements and 26 trace elements, and 40 for Li and F. Of those analyses 128 samples were collected utilizing an equidistant (hexagonal) sampling net of 500 m intervals, and their chemistry was evaluated using multivariate statistical methods.