Field, geochemical, and isotopic evidence for magma mixing and assimilation and fractional crystallization processes in the Quottoon Igneous Complex, northwestern British Columbia and southeastern Alaska

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Abstract

The quartz dioritic Quottoon Igneous Complex (QIC) is a major Paleogene (65–56 Ma) magmatic body in northwestern British Columbia and southeastern Alaska that was emplaced along the Coast shear zone. The QIC contains two different igneous suites that provide information about source regions and magmatic processes. Heterogeneous suite I rocks (e.g., along Steamer Passage) have a pervasive solid-state fabric, abundant mafic enclaves and late-stage dikes, metasedimentary screens, and variable color indices (25–50). The homogeneous suite II rocks (e.g., along Quottoon Inlet) have a weak fabric developed in the magmatic state (aligned feldspars, melt-filled shears) and more uniform color indices (24–34) than in suite I. Suite I rocks have Sr concentrations <750 ppm, average LaN/YbN = 10.4, and initial 87Sr/86Sr ratios that range from 0.70513 to 0.70717. The suite II rocks have Sr concentrations >750 ppm, average LaN/YbN = 23, and initial 87Sr/86Sr ratios that range from 0.70617 to 0.70686. This study suggests that the parental QIC magma (initial 87Sr/86Sr approximately 0.706) can be derived by partial melting of an amphibolitic source reservoir at lower crustal conditions. Geochemical data (Rb, Sr, Ba, and LaN/YbN) and initial 87Sr/86Sr ratios preclude linkages between the two suites by fractional crystallization or assimilation and fractional crystallization processes. The suite I rocks are interpreted to be the result of magma mixing between the QIC parental magma and a mantle-derived magma. The suite II rocks are a result of assimilation and fractional crystallization processes.

Le Complexe igné de Quottoon (CIQ), dioritique quartzeux, représente un corps magmatique daté du Paléogène (65–56 Ma), exposé dans le nord-ouest de la Colombie-Britannique et le sud-est de l'Alaska, et mis en place le long de la zone cisaillante du Domaine côtier. Le CIQ comprend deux suites ignées et divulgue des enseignements sur leurs régions sources et processus magmatiques. Les roches hétérogènes de la suite I (ex., le long du Passage Steamer) sont caractérisées par une fabrique intergranulaire pénétrative, de nombreux xénolites mafiques et dykes de stade magmatique terminal, des placages métasédimentaires, et des pourcentages variables de minéraux foncés (25–50). Les roches homogènes de la suite II (ex., le long du Quottoon Inlet) affichent une fabrique faiblement exprimée, développée durant le stade magmatique (feldspaths alignés, cisaillements comblés par du magma), et des pourcentages de minéraux foncés (24–34) plus uniformes que dans le cas de la suite I. Les roches de la suite I possèdent des concentrations de Sr <750 ppm, LaN/YbN moyen = 10,4, et des rapports 87Sr/86Sr initiaux qui varient de 0,70513 à 0,70717. Les roches de la suite II ont des concentrations de Sr >750 ppm, LaN/YbN moyen = 23, et des rapports 87Sr/86Sr initiaux qui varient de 0,70617 à 0,70686. Cette étude suggère que le magma parental du CIQ (87Sr/86Sr initial approximativement 0,706) a pu être dérivé par fusion partielle d'un réservoir-source amphibolitique, sous les conditions similaires à celles de la croûte inférieure. Les données géochimiques (Rb, Sr, Ba, et LaN/YbN) et les rapports 87Sr/86Sr écartent la possibilité que les deux suites puissent être reliées entre elles par des processus de cristallisation fractionnée ou d'assimilation et cristallisation fractionnée. Les roches de la suite I sont interprétées comme étant le produit d'un mélange du magma parental du CIQ avec un magma dérivé du manteau. D'autre part, les roches de la suite II ont été formées par des processus d'assimilation et cristallisation fractionnée.

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