Isotopic and geochemical record of the active to passive margin transition in NW Iberia during the Cambrian-Ordovician: vestiges of a waning continental arc

Abstract

Time-resolved geochemical data from the orthogneisses of the basal units of the Allochthonous complexes of NW Iberian Massif allow us to track the changes in composition of the magmas generated in a subduction-related setting that affects a continental margin, which evolves from the building of a volcanic arc to its dismantlement during a rifting episode. The basal units are interpreted as a peripheral section of the North African margin of Gondwana and record Neoproterozoic to Cambrian arc-related magmatism, followed by an episode of Cambro-Ordovician rifting. The intrusive rocks of the basal units, preserved as orthogneisses, can be grouped into two magmatic suites: calc-alkaline (c. 493–475 Ma) and alkaline to per-alkaline (c. 475–470 Ma). The calc-alkaline association has a chemical composition ranging from magnesian calcic metaluminous types to ferroan calc-alkalic and alkali-calcic peraluminous types. The moderately alkaline association and per-alkaline metagranites have ferroan alkalic and per-alkaline to metaluminous composition. The chemical characteristics of the metaigneous rocks from the basal units indicate that the older members of the calc-alkaline suite (tonalites and granodiorites) were generated in a continental arc environment, while the alkaline and per-alkaline rocks were formed in an intraplate extensional setting. The negative values in εNd (− 7.8 to − 1.5) of the calc-alkaline suite suggest a crustal influence in its generation. The εNd values in the alkaline orthogneisses range between − 2.0 and 2.2, and are positive in the per-alkaline group, suggesting a greater participation of a mantle component. The transition from the calc-alkaline suite to the alkaline suite is represented by alkali-granites, which are coeval with the intrusion of basic magmas, and likely derived from a mantle magma underplating that triggered the rifting episode after the cessation of continental arc magmatism during the Ordovician.

Los datos geoquímicos de los ortogneises de las Unidades Basales de los Complejos Alóctonos del NW del Macizo Ibérico, permiten seguir a lo largo del tiempo los cambios producidos en la composición de los magmas generados en una zona de subducción relacionada con un margen continental, la cual evoluciona desde la construcción de un arco volcánico hasta su desmantelamiento durante un episodio de rifting. Las Unidades Basales se interpretan como una sección periférica del margen Norte Africano de Gondwana y registran un magmatismo de arco volcánico de edad Neoproterozoica a Cámbrica, seguido por un episodio de rifting Cambro-Ordovícico. Las rocas intrusivas de las Unidades Basales, conservadas como ortogneises, se pueden agrupar en dos suites magmáticas: una calco-alcalina (c. 493-475 Ma) y otra que varía de alcalina a per-alcalina (c. 475-470 Ma). La asociación calco-alcalina tiene una composición química que varía de tipos meta-alumínicos magnésico cálcicos a ferro calco-alcalinos y tipos peralumínicos alcalino-cálcicos. Los metagranitos de la asociación moderadamente alcalina se clasifican como ferro alcalinos meta-alumínicos a per-alumínicos, y los per-alcalinos son ferro alcalinos a alcalino-cálcicos de per-alcalinos a moderadamente per-alumínicos. Las características químicas de las rocas metaígneas de las Unidades Basales indican que los términos más antiguos de la suite calco-alcalina (tonalitas y granodioritas) se formaron en un arco continental, mientras que las rocas alcalinas y per-alcalinas se generaron en un contexto extensional intraplaca. Los valores negativos de ƐNd (-7.8 a -1.5) de la serie calco-alcalina sugieren una influencia cortical en su génesis. En los ortogneises alcalinos los valores de ƐNd varían entre -2.0 y 2.2, siendo siempre positivos en el grupo de ortogneises per-alcalinos, lo cual sugiere una mayor participación de un componente mantélico en los magmas de los que proceden. La transición de la suite calco-alcalina a la suite alcalina está representada por los granitos alcalinos, estos son coetáneos con la intrusión de magmas básicos que probablemente derivan de un magma mantélico estancado en la base de la corteza que provocó el episodio de rifting después del cese del magmatismo de arco continental durante el Ordovícico.