Caledonian structural, metamorphic and magmatic evolution of the Rödingsfjället Nappe Complex

Abstract

Rödingsfjälldekkekomplekset og Helgelanddekkekomplekset utgjør de to store komponentene i øverste allokton og består av bergarter med både oseanisk og kontinental affinitet som representerer den ytterste marginen av peri-Laurentia og ukjente mikrokontinent. Metasedimentene i Kjerringfjellgruppen som er vertskap for den 578 Ma Umbuktagabbroen i Rödingsfjälldekkekomplekset har vist spor av regional oppsmelting og migmatisering ved 624 Ma. Umbuktagabbroen har lik geokjemisk signatur som Seiland Magmatiske Provins lokalisert innad i Kalakdekkekomplekeset i Finnmark, som har en dokumentert omfattende neoproterosoisk geologisk utvikling. En korrelasjon mellom Rödingsfjälldekkekomplekset og Kalakdekkekomplekset har blitt foreslått basert tilsynelatende lik metamorf og magmatisk historie.

For å teste korrelasjonen med Kalakdekkekomplekset og Seiland Magmatiske provins, områder langs de godt eksponerte blotningene på den vestlige delen av Kallvatnet har blitt grundig kartlagt og prøvetatt for petrografiske, geokjemiske og U-Pb geokronologiske analyser. Analysene ble brukt til å øke forståelsen av den geologiske utviklingen av Rödingsfjälldekkekomplekset og for å undersøke den metamorfe og magmatiske utviklingen fra neoproterosoikum til silur.

Geokjemiskeanalyser, feltobservasjoner og petrografi indikerer at Kjerringfjellgruppen ikke har gjennomgått regional delvis oppsmelting. «Leukosomene» observert på Kallvatnet viser seg å være felsiske årer som har omdannet vertsbergarten og dannet reaksjonshaloer. De felsiske årene ga ingen god krystallisasjonsalder, men strukturelle betraktninger indikerer at de er neoproterosoiske.

En neoproterosoisk 560 Ma metamorf hendelse ble datert på Kallvatnet og Sauvasshytta som er lokalisert nær Umbuktagabbroen. Gabbroen har blitt datert til 614 Ma i denne studien og kutter åpne folder. Mangelen på dokumentasjon av en omfattende neoproterosoisk geologisk utvikling av Kjerringfjellgruppen svekker korrelasjonen mellom Rödingsfjälldekkekomplekset og Kalakdekkekomplekset. Geokjemidataen viser at de mafiske bergartene fra Kallvatnet, Umbukta og Mofjell stammer fra ulike kilder. Dette styrker hypotesen som omhandler en uoppdaget tektoniskgrense mellom Umbukta og Kallvatnet, f.eks., internt i Kjerringfjellgruppen. Det er foreslått at den 624 Ma høygrads metamorfosen kan være relatert til kontaktmetamorfose relatert til intrusjonen av Umbuktagabbroen.

Metamorfe hendelser i Kjerringfjellgruppen har også blitt datert; 450, 484 Ma og tonalittisk magmatisme ved 466 Ma, samt aktivering av den 475 Ma Langfjellskjærsonen. Disse hendelsene overlapper med den Takoniske orogenesen og tektonotermale hendelser i Helgelanddekkekomplekset, som indikerer affinitet mellom Rödingsfjälldekkekomplekset og Helgelanddekkekomplekset. Den geokjemiske dataen indikerer at det finnes minst to generasjoner av mafiske bergarter på Kallvatnet. De konkordante mafiske lag med reaksjonshaloer intruderte enten i løpet av sen-ordovisium i et øybuesystem assosiert med Helgelanddekkekomplekset eller i løpet av neoproterosoikum assosiert med en pre-Takonsk øybue. De diskordante mafiske lagene ved Kallvatnet har mest sannsynlig intrudert i et rift-basseng bak en øybue relatert til Helgelanddekkekomplekset i løpet av sen-ordovisium. Dateringer av monasitter og zirkoner i kombinasjon av strukturell kartlegging og petrografi indikerer at Kjerringfjellgruppen gjennomgikk en 437 Ma tektonotermal hendelse under epidot-amfibolitt-facies som representerer den Skandiske-kollisjonen som dannet F1 og N-S/NØ-SW stupende F2 folder.

The Rödingsfjället Nappe Complex and the Helgeland Nappe Complex are the two major components of the Uppermost Allochthon and are believed to contain rocks with both oceanic and continental affinity representing the outer margin of peri-Laurentia and unknown microcontinents. The metasediments in the Kjerringfjell Group hosting the 578 Ma Umbukta gabbro within the Rödingsfjället Nappe Complex has shown signs of regional partial melting and migmatization at 624 Ma. The Umbukta gabbro is geochemically similar to the Seiland Igneous Province located within the Kalak Nappe Complex in Finnmark, which records an extensive Neoproterozoic tectonothermal history. A correlation between the Rödingsfjället Nappe Complex and the Kalak Nappe Complex has been suggested based on an apparently similar metamorphic and magmatic history.

In order to test the correlation with the Kalak Nappe Complex and the Seiland Igenous Province, the shores along the western part of Kallvatnet in the Kjerringfjell Group have been carefully mapped and sampled for petrographic, whole-rock geochemical and U-Pb geochronological analyses. The analyses were used to increase the understanding of the geological evolution of the Rödingsfjället Nappe Complex, and to constrain the timing of Neoproterozoic through Silurian metamorphic and magmatic events.

The geochemical data, field observations and petrography indicate that the Kjerringfjell Group has not undergone regional partial melting. The “leucosomes” observed at Kallvatnet are instead felsic veins that have altered their immediate host rock forming reaction rims. The felsic veins did not yield a good crystallization age, but structural considerations suggest they are likely to be Neoproterozoic in age.

A Neoproterozoic metamorphic event at 560 Ma was dated at Kallvatnet and Sauvasshytta which is located near the Umbukta gabbro, dated at 614 Ma in this study, which cross-cuts open folds. The lack of an extensive Neoproterozoic metamorphic evolution in the Kjerringfjell Group weakens the correlation between the Rödingsfjället Nappe Complex and the Kalak Nappe Complex. The geochemical data show that the mafic rocks from Kallvatnet, Umbukta and Mofjell differ, which strengthens the hypothesis that an undiscovered tectonic contact exists between Umbukta and Kallvatnet, i.e., internally in the Kjerringfjell Group. It is suggested that the 624 Ma high-grade event is related to contact metamorphism related to the Umbukta gabbro.

Metamorphic events dated at 450 Ma and, 484 Ma and tonalitic magmatism at 466 Ma and the activation of the 475 Ma Langfjell Shear Zone in the Kjerringfjell Group overlap with tectonothermal events in the Taconian orogeny and in the Helgeland Nappe Complex, confirming the affinity between the Rödingsfjället Nappe Complex and the Helgeland Nappe Complex. The geochemical data show that there are at least two generations of mafic rocks at Kallvatnet. Concordant mafic sheets with reaction rims intruded either during the late Ordovician in association with an island-arc system associated with the Helgeland Nappe Complex or during the Neoproterozoic in association with a pre-Taconian island-arc. Discordant mafic sheets at Kallvatnet have likely intruded in a back-arc basin behind an island-arc related to the Helgeland Nappe Complex during the late Ordovician. Dating of monazites and zircons in combination of structural mapping suggests that the Kjerringfjell Group underwent a tectonothermal event at 437 Ma under epidote amphibolite facies representing the Scandian collision forming isoclinal F1 and N-S/NE-SW plunging F2 folds.