History and geochemical evolution of igneous rocks forming the Panama land bridge since Late Cretaceous

Abstract

Anhand von Haupt- und Spurenelemente, Sr-, Nd-, Pb-, und O-isotope sowie 40Ar/39Ar Datierungen von magmatischen Gesteinen aus der Cordillera de Panama und von den Halbinseln Soná und Azuero, wird die magmatische Entwicklung von West-Panama über die letzten 95 Ma beschrieben. Eine initiale Phase von Intraplatten-Magmatismus, mit einer Galápagos-typ Plumesignatur formte das Caribbean Large Igneous Province Grundgebirge zwischen 95 und 69 Ma. Junge akkretionierte Terrane mit angereicherten Spurenelementmustern wurden zwischen 71 und 21 Ma an den Plateaurand angeschlossen. Eine klar ausgeprägte magmatische Serie von den Halbinseln Soná und Azuero zeigt Spurenelementsignaturen die den Beginn der Subduktion auf 71-68 Ma festlegen (Soná Azuero arc). Der Subduktionszonen-Magmatismus hält an und verlagert sich in das Chagres und Bayano Gebiet in der Cordillera de Panama (Chagres Bayano arc). Diese Phase ist durch 2 Schübe/Pulse gekennzeichnet, von denen der erste von 66-61 Ma und der zweite von 50 bis 41 Ma auftrat. Eine dritte Phase von jungem Subduktionszonen-Magmatismus begann nach einer prominenten magmatischen Lücke (20 Ma) entlang der Cordillera und dauerte von 19-7 Ma (Cordilleran arc). Die jüngste magmatische Phase besteht aus isolierten vulkanischen Zentren mit adakitischer Zusammensetzung die entlang der Cordillera verteilt sind (Adakite suite). Diese Phase entwickelte sich in den letzten 2 Ma. Da die Initiierung des Subduktionszonen-Magmatismus vor 71 Ma mit dem Ende der Galápagos-Plateaubildung zusammen fällt, liegt ein Zusammenhang nahe. Der Übergang von Intraplatten- zu Subduktionszonen-Magmatismus verlief relativ schnell (3 Ma) und beinhaltete eine neue angereicherte Mantelquelle. Der Übergang zwischen dem Chagres Bayano arc und dem jüngeren Cordilleran arc (41 bis 19 Ma) ist charakterisiert durch die Bildung eines homogeneren intermediären Mantelkeils, der entweder durch Mischung und Homogenisierung der Subarc-Quelle mit der Zeit und/oder Austausch des Mantelkeils durch einen homogenen und relativ unverarmten asthenosphärischen Mantel entstanden ist. Das Auseinanderbrechen der Farallon Platte zu dieser Zeit (~25 Ma) könnte diese Veränderungen ausgelöst haben. Adakite Vulkanismus setzte nach einer magmatischen Lücke ein, ermöglicht durch die Bildung eines so genannten slab window . Die Gültigkeit dieser Ergebnisse wird durch Alterationsstudien unterstützt. Obwohl deutliche petrographische Beweise für Alteration und Mineralneubildungen gefunden wurden, sind sowohl die Element-Zusammensetzung als auch die Isotopensysteme relativ wenig durch hydrothermale Alteration, bei unterschiedlichen Temperaturen und verschiedenen Wasser-Gestein-Verhältnissen, beeinflusst. Auf Grund dessen ist die Bestimmung der Zusammensetzung der Magmenquellen, solange Sauerstoffisotope als Tracer verwendet werden, möglich, auch wenn die Proben alteriert sind.