Polygenetic tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG) magmatism in the Smartville Complex, Northern California with a note on LILE depletion in plagiogranites

Summary

Tonalite, trondhjemite, and granodiorite (TTG) occur in dikes, plugs and tabular to equant plutons within the intrusive core of the Smartville Complex, a late Jurassic rifted arc. Two groups of TTG are recognized. A high-K group consisting of calc-alkaline tonalite to granodiorite is enriched in LILE and Th and depleted in Na, Y and HREE with respect to a more tholeiitic and trondhjemitic low-K group. Within the high-K group, Th, LIL, La, and La / Lu show a regional southward increase from biotite tonalite plutons in the north to granodiorite intrusions in the south. These regional chemical variations parallel regional chemical variations in older metavolcanic rocks and massive metadiabase that form the bulk of the basement into which the Smartville TTG were intruded. The geochemical and geological characteristics of most high-K group rocks are consistent with an origin by low-pressure (< 5 kb) partial melting of arc basement rocks. Some high-K group rocks, however, are strongly depleted in Y and HREE, suggestive of melting in the garnet stability field at P > 10 kb. Thus, the basement probed by the high-K group may be vertically, as well as laterally, extensive. A low-K group of largely tholeiitic tonalite to trondhjemite intrusions has lower LIL, Th, and La/Lu and higher Na, Y and HREE than the high-K group. Within this group, Y, Ga, and Na all increase to the west towards the Smartville sheeted dike complex. The westernmost intrusives in the low-K group have the chemical characteristics (e.g. high Y, Y/Nb and (Y+Nb)/Rb) of ocean ridge granites. The low-K group is best modeled by crystal fractionation of coeval, basaltic and andesitic magmas, although crustal assimilation also appears to be important in one of the intrusions.

Like most oceanic tonalites (e.g. plagiogranites), the low-K group rocks are overdepleted in LIL elements. The over-depletion appears to be an intrinsic property of the low-K intrusives, unrelated to post-magmatic hydrothermal effects. It is proposed that LIL elements are lost from low-K rocks because they evolve a vapor phase prior to the fixing of LIL elements by crystallization of a phase such as biotite. The relative order of LIL over-depletion (Rb > K > Ba) is consistent with this interpretation. Polygenetischer Tonalit-Tronhjemit-Granodiorit (TTG)-Magmatism.us im Smartville Komplex, Nord-Kalifornien, mit einer Notiz Über LILE Verarmung

Zusammenfassung

Tonalit, Trondhjemit und Granodiorit (TTG) kommen als Gänge, Schlote und flächige Plutone im intrusiven Kern des Smartville Komplexes, einem spät-Jurassischen Riftbogen vor. Zwei Gruppen von TTG liegen vor: eine K-reiche Gruppe, die aus Kalk-alkalischen Tonaliten bis Granodioriten besteht, ist LILE und Th angereichert, jedoch an Na, Y und HREE, verglichen mit der mehr tholeiitischen und trondhjemitischen K-armen Gruppen, verarmt. Innerhalb der K-reichen Gruppe zeigen Th, LIL, La und La/Lu eine Zunahme von Biotit-Tonalit-Plutonen im Norden zu Granodiorit-Intrusionen im Süden. Diese regionalen chemischen Variationen in älteren, metavulkanischen Gesteinen sind mit jenen in massiven Metadiabasen parallel. Letztere bilden den Großteil des Basements, in welches die Smartville TTG intrudierten. Die geochemischen und geologischen Charakteristika der K-reichsten Gruppe sind in Übereinstimmung mit einem Ursprung durch teilweise Aufschmelzung unter niedrigem Druck (< 5 kb) der Basement Gesteine des Bogens. Einige K-reiche Gesteine sind jedoch stärker an Y und HREE angereichert, was auf Aufschmelzung in Stabilitätsfeld von Granat bei P > 10 kb hinweist. Das Basement, von dem Teile in die K-reiche Gruppe aufgenommen wurden, dürfte daher sowohl vertikal wie lateral ausgedehnt sein. Eine K-arme Gruppe von großteils tholeiitischen Tonalit bis Trondhjemit-Intrusionen hat niedrige LIL, Th und La/Lu und höhere Na, Y und HREE als die K-reiche Gruppe. Innerhalb dieser nehmen Y, Ga und Na nach Westen gegen den Smartville “sheeted dike” Komplex zu. Die westlichsten Intrusiva in der K-armen Gruppe haben chemische Charakteristika (z.B. hohes Y, Y/Nb und (Y + Nb)/Rb) von Graniten ozeanischer Rücken. Die K-arme Gruppe läßt sich am besten durch Kristallfraktionierung gleich alter, basaltischer und andesitischer Magmen modellieren, obwohl Assimilation von Krustenmaterial in einer der Intrusionen auch von Bedeutung zu sein scheint.

Wie die meisten ozeanischen Tonalite (Plagiogranite) sind auch die Kali-armen Gesteine besonders an LIL-Elementen verarmt. Diese besondere Verarmung scheint eine charakteristische Eigenschaft von Kali-armen Intrusiven zu sein, die nicht in Beziehung zu postmagmatischen, hydrothermalen Erscheinungen steht. Wir nehmen an, daß LIL-Elemente von den Kali-armen Gesteinen in einer Dampfphase entfernt werden, bevor sie durch Kristallisation von Mineralen wie Biotit fixiert werden können. Die relative Ordnung der intensiven Abreicherung der LIL (Rb > K > Ba) stimmt mit dieser Interpretation überein.