Complutense University Library

The basal tectonic mélange of the Cabo Ortegal Complex (NW Iberian Massif): a key unit in the suture of Pangea

Arenas Martín, Ricardo and Sánchez Martínez, Sonia and Castiñeiras García, Pedro and Jeffries, Teresa E. and Díez Fernández, Rubén and Andonaegui Moreno, Pilar (2009) The basal tectonic mélange of the Cabo Ortegal Complex (NW Iberian Massif): a key unit in the suture of Pangea. Journal of iberian geology, 35 (2). pp. 85-125. ISSN 1698-6180

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Abstract

Recent field work and mapping in the lower units of the Cabo Ortegal Complex provided new data about the tectonic mélange that
appears in the lowest structural position: the Somozas Mélange. This mélange unit with average thickness of 1800 m is restricted to
the eastern part of the complex, and is located at the advancing front of the allochthonous complexes of NW Iberia. Three rock units
are involved in the mélange: 1) an ophiolitic mélange consisting of igneous rocks mixed with serpentinites; 2) a metasedimentary
unit with phyllites and phyllonites, with scarce conglomerates, marbles and quartzites; 3) high-T metamorphic rocks with varied
types of amphibolites and orthogneisses.
Two granitic rocks within the ophiolitic mélange were dated using U-Pb zircon geochronology at 527 ± 2 Ma and 499 ± 1 Ma.
Two different series of igneous rocks can be distinguished in this mélange. The first series consists of gabbros, diorites, granitoids
and basalts-basaltic andesites with calc-alkaline affinities. The second series contains common basaltic rocks, diabasic dikes and
gabbros with chemical compositions typical of island-arc tholeiites. Both igneous series shared a common geographic setting, but
the island-arc tholeiites are younger than the calc-alkaline igneous rocks. The two igneous series were probably generated in a mature
volcanic arc located along the periphery of Gondwana. In the metasedimentary unit, a conglomerate from a large tectonic block
included in serpentinites yielded age populations of detrital zircons suggesting that the sediments were deposited along the periphery
of the West-African Craton. This conglomerate contains a large number of zircons (n = 24) with ages ranging 630-464 Ma, probably
representing the chronology of the Pan-African event, including the magmatic activity in the volcanic arc where the igneous
lithologies involved in the mélange were generated. The maximum age of sedimentation for this conglomerate is estimated as latest
Cambrian – earliest Ordovician, and constraints the end of the magmatic activity in the volcanic-arc. Within the unit of high-T rocks, an orthogneiss yields a U-Pb protolith age of 485 ± 6 Ma, which is similar to other ages of igneous rocks in the basal allochthonous
terrane in NW Iberia. The three rock assemblages forming part of the Somozas Mélange may be linked to the evolution of a mature
peri-Gondwanan volcanic arc. This volcanic arc was affected by pronounced extension which caused the opening of intra-arc basins,
culminating the rifting and subsequent drift of the external parts of the arc during the opening of the Rheic Ocean. This opening
started during a time interval constrained by the peak activity in a mature volcanic arc (c. 527-499 Ma) and the generation of intraarc
basins around the Cambrian-Ordovician boundary.
Tectonic mélanges including high-P rocks have been classically related to subduction zone environments. Regional relationships
in NW Iberia and the nature of the rock units involved in the Somozas Mélange, suggest that two different subduction zones generated
during oblique convergence and collision between Gondwana and Laurussia were active during the final stages of the assembly
of Pangea. The first related to the underthrusting beneath Laurussia of the most external Gondwana margin (c. 370 Ma). The second
subduction zone was a new one which accreted later remnants of a peri-Gondwanan arc and sediments of the continental margin
below a layer of exhumed high pressure rocks. This oblique collision finished the closure of the Rheic Ocean and contributes to
define the new oceanic domain located to the East of Pangea, the Palaeotethys.
[RESUMEN]
Nuevos datos de campo y cartográficos en las unidades inferiores del Complejo de Cabo Ortegal, han proporcionado información
relevante sobre la mélange tectónica situada en la posición estructural inferior: la Mélange de Somozas. Esta unidad de mélange
tiene una potencia media de unos 1800 m y su aparición está restringida a la parte oriental del complejo; representa por tanto una
gran unidad de mezcla localizada en el frente de avance de los complejos alóctonos del NW de Iberia. Tres conjuntos litológicos
diferentes se distinguen en la mélange: 1) un conjunto formado por rocas ígneas mezcladas con serpentinitas, formando una mélange
ofiolítica típica; 2) un conjunto metasedimentario con filitas y filonitas, con escasos conglomerados, mármoles y cuarcitas; 3) rocas
metamórficas de alta-T con tipos variados de anfibolitas y ortogneises.
Dos rocas graníticas incluidas en la mélange ofiolítica han sido datadas mediante geocronología U-Pb en 527 ± 2 Ma y 499 ± 1
Ma. La mélange ofiolítica contiene dos series diferentes de rocas ígneas. Una primera serie está formada por gabros, dioritas, granitoides
y basaltos-andesitas basálticas con afinidades calcoalcalinas. La segunda serie contiene diques diabásicos, gabros y rocas
basálticas comunes con composiciones químicas típicas de toleitas de arco-isla. Ambas series compartieron un marco geográfico
común, pero las toleitas de arco-isla son más jóvenes que las rocas ígneas calcoalcalinas, y fueron generadas en un arco volcánico
maduro situado en la periferia de Gondwana. Dentro del conjunto de rocas metasedimentarias, un conglomerado procedente de un
gran bloque tectónico incluido en serpentinitas ha proporcionado poblaciones de edades de circones detríticos que indican que su
sedimentación se produjo en la periferia del Cratón del Oeste de África. Este conglomerado contiene una población principal de
circones (24 cristales) con edades que oscilan entre 630-464 Ma, que reflejan la cronología del evento Pan-Africano y también la
actividad magmática en el arco volcánico donde se generaron las dos series ígneas existentes en la mélange ofiolítica. La edad máxima
de sedimentación de este conglomerado se sitúa en el límite Cámbrico-Ordovícico, y puede considerarse también una edad de
referencia para la terminación de la actividad magmática principal en el arco volcánico. Dentro del conjunto de rocas de alta-T, un
ortogneis ha proporcionado una edad U-Pb del protolito de 485 ± 6 Ma. Esta edad es similar a otras edades de rocas ígneas pertenecientes
al terreno alóctono basal del NW de Iberia. Los tres conjuntos de rocas que forman parte de la Mélange de Somozas pueden
relacionarse con la evolución de un arco volcánico peri-Gondwánico maduro. Este arco volcánico acabó siendo afectado por una
extensión pronunciada que favoreció la apertura de cuencas de intra-arco, y finalmente la separación y posterior deriva de las partes
externas del arco durante la apertura del Océano Rheico. En concreto, el comienzo de la apertura se produjo en algún momento
situado entre el episodio de actividad magmática principal en el arco volcánico maduro (c. 527-499 Ma), y la generación de cuencas
de intra-arco hacia el límite Cámbrico-Ordovícico.
Las mélanges tectónicas que incluyen rocas de alta-P se han relacionado clásicamente con contextos de subducción. Las relaciones
regionales en el NW de Iberia y la naturaleza de las litologías que aparecen en la Mélange de Somozas, sugieren que dos
zonas de subducción diferentes, generadas durante la convergencia y colisión oblicuas entre Gondwana y Laurussia, fueron activas
durante los estadios finales del ensamblado de Pangea. La primera relacionada con el enterramiento bajo Laurussia del margen más
externo de Gondwana (c. 370 Ma). La segunda zona de subducción fue diferente y responsable de la acreción poco después de los
restos de un arco peri-Gondwánico y sedimentos del margen continental, bajo una lámina de rocas de alta presión exhumadas. Esta
colisión oblicua culminó el cierre del Océano Rheico, contribuyendo a definir el nuevo dominio oceánico situado al Este de Pangea,
el Paleotethys.


Item Type:Article
Uncontrolled Keywords:Ophiolitic mélange, Rheic Ocean, Island arc, Suture of Pangea, U-Pb zircon geochronology, Variscan Belt, Cabo Ortegal Complex, Mélange ofiolítica, Océano Rheico, arco de islas, sutura de Pangea, geocronología U-Pb en circones, Cadena Varisca, Complejo de Cabo Ortegal
Subjects:Sciences > Geology > Petrology
ID Code:14019
Deposited On:05 Dec 2011 11:26
Last Modified:05 Dec 2011 11:26

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