The chemistry of detrital chromian spinels and its implications for the geodynamic evolution of the Eastern Alps

Detrital chromian spinel is a key mineral in paleogeographic reconstructions. The chemical compositions of the spinels provide even more specific information about their host ophiolites because their chemistry is related to the degree of melting of the mantle peridotite and thus to the geotectonic environment of ocean crust formation.Based on sedimentological evidence ophiolites arising from two different oceanic domains (the Ligurian-Piemont basin and the Vardar basin) supplied Eastern Alpine sediments as source terrains of the ophiohtic detritus. A tentative model of the development of the ophiolitic belts is infered from the chromian spinel chemical variability from a number of sample locations from nearly all chromian spinel-bearing formations of the Eastern Alps. The »Tethyan« spinels (with southern provenance) reflect the composition of the source area (analogous to the Dinaro-Hellenic ophiolite belt) of a harzburgite sub-province eroded during the Lower Cretaceous and a lherzolite sub-province which was additionally eroded since the mid-Cretaceous.The detrital spinels of northern provenance (»Penninic« spinels) and the present-day ophiolite outcrops in the Penninic windows of the Eastern-Alps indicate possibly a sequence of subduction/obduction stages and resulting ophiolite complexes, which is similar to the Dinarides.

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Zusammenfassung Detritischer Chromspinell hat sich als wichtiges Mineral für paläogeographische Rekonstruktionen erwiesen. Aus der chemischen Zusammensetzung können spezifische Informationen über die ophiolithischen Herkunftsgesteine abgeleitet werden, da die Spinellchemie vom Aufschmelzungsgrad des Mantelperidotits und damit vom geotektonischen Milieu der ursprünglichen Ozeankrustenbildung abhängt.Der ophiolithische Detritus in den ostalpinen Sedimenten muß aufgrund der sedimentologischen Daten aus zwei unterschiedlichen Zonen abgeleitet werden, die einerseits auf die Schließung des penninischen Ozeans, andererseits auf die Obduktionszone am Nordostrand des jurassischen Vardar-Ozeans zurückgeführt werden können. Aus der Spinellchemie-Verteilung einer Anzahl von Probenlokalitäten von nahezu allen chromspinellführenden Schichtgliedern der Ostalpen wird versuchsweise ein Modell der Entwicklung dieser Ophiolithzonen abgeleitet. In den Spinellen südlicher Herkunft (»Tethys-Spinelle«) widerspiegelt sich die Zusammensetzung des Liefergebietes in Analogie zu den dinarischen Ophiolithen. Dieses Liefergebiet bestand aus einer Harzburgit-Subprovinz, die während der Unterkreide erodiert wurde, sowie aus einer Lherzolith-Subprovinz, die zusätzlich ab der Mittelkreide der Erosion zugänglich war.Aus den detritischen Spinellen nördlicher Herkunft (»Pennin-Spinelle«) sowie Spinellen von Ophiolithen der penninischen Fenster läßt sich möglicherweise eine ähnliche Abfolge von Subduktions/Obduktionsstadien mit den entsprechenden Ophiolithtypen ableiten wie in den Dinariden.

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Résumé Les spinelles chromifères jouent un rôle important dans les reconstitutions paléogéographiques. Leurs compositions chimiques fournissent des informations spécifiques sur les péridotites ophiolitiques dont elles proviennent; en effet le chimisme des spinelles dépend directement du degré de fusion partielle du manteau supérieur et, partant, de l'environnement géotectonique dans lequel la croûte océanique s'est formée.Dans les sédiments des Alpes Orientales, les observations sédimentologiques permettent d'attribuer à deux sources distinctes les éléments détritiques d'origine ophiolitique. Ces sources sont rapportées d'une part à l'océan pennique en cours de fermeture, d'autre part à la zone d'obduction du bord nord de l'océan jurassique Vardar. Les spinelles ont été échantillonés en divers points de presque toutes les formations sédimentaires à spinelles chromifères des Alpes Orientales; la répartition de leur chimisme suggère un modèle de l'évolution des deux régions-sources ophiolitiques.Les spinelles de provenance méridionale (»spinelles de Théthys«) reflètent la composition d'une région-source comportant une sub-province à harzburgites en voie d'érosion au Crétacé inférieur et une sub-province à lherzolites mise en évidence à partir de l'Aptien/Albien.Les spinelles de provenance septentrionale («spinelles penniques»), comme celles des ophiolites qui affleurent dans les fenêtres penniques, laissent supposer une suite de processus de subduction/obduction, avec les complexes ophiolitiques qui en résultent, comme dans les Dinarides.

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